Люди и животные, рыбы и моллюски соблюдают суточный— циркадный (circa — около, dies — день) ритм смены сна и бодрствования, смены активности и отдыха. Все животные, от слона до бабочки, отдыхают раз в двадцать четыре часа. С помощью замедленной съемки можно видеть циркадность в жизни растений: открытие и закрытие цветов, подъем и сворачивание листьев, так сказать, суточный танец в заданном ритме. Заданном настолько точно, что Карл Линней, расположив определенные сорта цветов в секторах круглой клумбы, создал свои знаменитые цветочные часы.
Большое число показателей жизнедеятельности организма человека — температура тела, кровяное давление, частота пульса и дыхания, результаты психологических проб, уровень сахара в крови, различных аминокислот, белков, элементов крови — словом, всего, что исследовано (а исследовано свыше сотни показателей), меняется циркадно. И хотя внешне человек как будто один и тот же на протяжении одного дня, он, как правило, чувствует себя несколько по-разному в разные часы суток, сменяется его настроение, он с разным успехом выполняет физическую и умственную работу. Симптомы различных заболеваний проявляются чаще в определенные часы суток, даже рождение человека происходит, как правило, не днем или вечером, а ночью или под утро.
Циркадные ритмы являются очень важным, но не единственным периодическим явлением. Ритмов с различными периодами (как больше, так и меньше циркадных) очень много. Они существуют параллельно, как бы встроены друг в друга согласно присказке:
Если подумать немножко,
Ритмы — просто матрешка,
И нет матрешке конца
В оба конца.
Ритмическая активность обнаружена уже в единичной клетке, причем оказалось, что предельно трудно нарушить ход клеточных часов, не убив при этом клетку. Деятельность этих часов основана на том, что в клетке происходят постоянные динамические изменения, связанные с процессами обмена и получения энергии. Одни содержащиеся в клетке вещества постоянно распадаются, а другие синтезируются, в результате чего существуют незатухающие колебания их концентраций.
Сложные биохимические процессы, лежащие в основе структуры и функции клетки и организма в целом происходят не одновременно и их скорости не постоянны. Все эти процессы согласованы между собой во времени таким образом, что возникает некий ритм их чередования— повышение и понижение интенсивности каждого из них.
Существует целый спектр ритмических процессов, имеющих различные периоды и образующих в организме сложную и хорошо организованную временную структуру. Эта временная структура касается не только ритмики высокой частоты и суточной ритмики, представления о которых уже довольно хорошо разработаны, но и ритмики многодневной, многомесячной, многолетней, которая в настоящее время все более пристально изучается.
Кроме ритмических явлений в отдельных организмах существуют ритмические явления популяции в целом — сложной мультииндивидуальной системы, само существование которой определяется многоплановой иерархической организацией интерперсональных отнесений, будь то муравейник, пчелиный улей или само человеческое общество. К числу таких циклических явлений относятся эпидемии, а некоторые исследователи причисляют к подобным явлениям также революции и каины.
Классификация ритмической активности организма и основные свойства ритмов даны в таблице 3. Как видно из таблицы, существует широкий спектр ритмов. Их изучением занимается наука, в равной мере очень старая и очень новая, — хронобиология. Цель ее исследований— изучение временной структуры организма. На сегодня установлены длительность циклов различных видов активности, некоторые стационарные соотношения между ритмами. Так, например, у здорового человека отношение ритма работы сердца к ритму дыхания составляет 4:1.
Обнаружено, что временная организация живой системы осуществляется, с одной стороны, путем поддержания соответственных частот колебаний некоторые компонентов, с другой — путем поддержания соотношения фаз колебаний этих компонентов.
В организме, по-видимому, должен существовать определенный временной порядок, который может претерпевать изменения только в некоторых пределах. В противном случае могут возникать последствия, пагубнее для организма.
Наиболее хорошо изучена циркадная временная структура организма, которая рассматривается как аспект функциональной интеграции индивида, его общая характеристика, напоминающая синхронизацию в физическом смысле слова, то есть это частотная синхронизация, а не прямое совпадение во времени подъемов и спадов. Циркадное поведение организма не является строго лимитированным и заключается в повторении сходных событий в определенной последовательности через близкие по длительности интервалы времени, а не в повторении точно тех же событий через точно фиксированные периоды.