ความรู้ มักมีจุดเริ่มต้นมาจาก ‘ความไม่รู้’ แต่ ‘กระหายใคร่รู้’
‘นาฬิกาชีวภาพ’ ถูกหยิบยกขึ้นมาในวงการวิทยาศาสตร์เป็นครั้งแรกเมื่อศตวรรษที่ 18 เมื่อนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศสเกิดความสงสัยว่า พืชบางชนิดที่ใบชูชันในตอนกลางวัน แต่หุบอย่างเจียมตัวเมื่อตกกลางคืนจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรหากไม่มีแสงอาทิตย์มากระตุ้น เขาจึงนำต้นไมยราบ (Mimosa Pudica) มาปลูกในห้องที่มืดทั้งกลางวันและกลางคืน และพบว่าแม้จะอยู่ในที่ที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของแสง ต้นไมยราบก็ยังคงมีการหุบของใบอย่างเป็นเวลาราวกับว่ามีนาฬิกาบอกเวลาอยู่ภายใน
เมื่อศึกษาต่อมาจึงพบว่านาฬิกาสมมตินี้ไม่ได้มีอยู่แต่ในต้นไมยราบ แต่เป็นกลไกที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตมากมายไม่ว่าจะพืชหรือสัตว์ ไล่ตั้งแต่แมลงวันไปยันมนุษย์เรา นักวิทยาศาสตร์ตั้งชื่อเพราะๆ ให้กับนาฬิกาชีวภาพนี้ว่า ‘Circadian Rhythm’ มาจากภาษาละตินคำว่า circa ซึ่งแปลว่า around และคำว่า dies ซึ่งแปลว่า day
หลายปีต่อมา กระแสความรู้ในเรื่องนี้ยังคงไหลลื่นอย่างต่อเนื่อง โดยในปี 1971 นักวิทยาศาสตร์เริ่มลงลึกไปได้ในระดับยีน เมื่อค้นพบยีนที่มีส่วนสำคัญต่อนาฬิกาชีวภาพ และตั้งชื่อให้กับยีนนี้ว่า ‘Period’ แต่ในเวลานั้นพวกเขายังไม่สามารถต่อจิ๊กซอว์ทั้งหมดได้ว่ายีนนี้ควบคุมเซลล์ต่างๆ ในร่างกายให้ปรับเปลี่ยนตามเวลาที่แตกต่างไปใน 24 ชั่วโมงได้อย่างไร
จนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน 3 ท่าน ไมเคิล ยัง (Michael Young), เจฟฟรีย์ ฮอลล์ (Jeffrey Hall) และไมเคิล รอสแบช (Michael Rosbash) สืบค้นต่อไปจนพบว่ายีน Period นั้นสร้างโปรตีน (ซึ่งพวกเขาตั้งชื่อว่า) PER โดยโปรตีนเพอร์นี้จะถูกผลิตและเกิดการสะสมในนิวเคลียสจนมีปริมาณเพิ่มขึ้นในช่วงเวลากลางคืน และลดระดับลงในเวลากลางวัน การเพิ่มขึ้นและลดลงของโปรตีนเพอร์จึงเปรียบเสมือนการตีระฆังบอกเวลาให้เซลล์ในร่างกายทราบ โดยมีโปรตีน DBT จากยีน Doubletime และโปรตีน TIM จากยีน Timeless เป็นตัวช่วยเสริมกลไกเคาะระฆังบอกเวลาให้สมบูรณ์
การค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ทั้งสามเปรียบเสมือนการต่อจิ๊กซอว์ให้ภาพของนาฬิกาชีวภาพนั้นสมบูรณ์ขึ้น สืบสานความพยายามอย่างต่อเนื่องของนักวิทยาศาสตร์หลายต่อหลายคนในช่วงเวลากว่า 40 ปี รางวัลโนเบลสาขาการแพทย์จึงตกเป็นของพวกเขาทั้งสามในปี 2017 ที่ผ่านมานี้
วิทยาศาสตร์ของนาฬิกาชีวภาพได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้น เมื่อกระบวนการทำงานของกลไกนี้ถูกเฉลยจนชัดเจนขึ้นจนพบว่านาฬิกาชีวภาพมีบทบาทต่อกระบวนการเผาผลาญพลังงาน อุณหภูมิร่างกาย ความดันโลหิต รวมไปถึงการทำงานของเซลล์สมอง
ช่วงเวลา 6 โมงเช้าไปจนถึงเที่ยง เป็นช่วงที่มีการตื่นตัวของสมองสูง (High Alertness) ในขณะที่เวลาบ่ายเป็นช่วงที่ร่างกายตอบสนองได้รวดเร็ว (Fastest Reaction Times) อุณหภูมิร่างกายและความดันโลหิตมักขึ้นสูงสุดในช่วงเย็นและค่อยลดต่ำลงในช่วงหลังเที่ยงคืน ซึ่งเป็นเวลาที่ร่างกายพร้อมสำหรับการหลับลึก
การใช้ชีวิตที่สอดคล้องกับนาฬิกาชีวภาพช่วยให้ร่างกายกับสิ่งแวดล้อมสอดประสานกันอย่างสมดุล แต่ปัญหาคือไลฟ์สไตล์ในปัจจุบันส่งผลรบกวนนาฬิกาชีวภาพอยู่บ่อยครั้ง ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือการทำงานกะดึก งานวิจัยพบว่าคนที่ทำงานกะดึกเป็นเวลานานต่อเนื่องจนนาฬิกาชีวภาพเสียสมดุลไปจะมีความเสี่ยงต่อโรคมะเร็งเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะมะเร็งเต้านม
นอกจากการทำงานกะดึกแล้ว การเดินทางไปต่างประเทศบ่อยครั้งจนมีปัญหานอนไม่พอจากอาการเจ็ตแล็ก รวมไปถึงคนที่ชอบนอนดึกตื่นสายแบบผิดเวลาไปอย่างมากในวันหยุด จนเกิด social jetlag ในช่วงวันธรรมดาก็จัดว่าเข้าข่ายกวนสมดุลนาฬิกาชีวภาพเช่นกัน
งานวิจัยล่าสุดในกลุ่มตัวอย่าง 1,000 คน พบว่าการเลื่อนเวลานอนไปมาจนเกิด social jetlag นั้นส่งผลเสียต่อร่างกาย เพิ่มความเสี่ยงต่อโรคหัวใจ ซึมเศร้า และอ้วนลงพุง เพราะนาฬิกาชีวภาพที่ถูกรบกวนส่งผลรวนไปยังเซลล์ต่างๆ และฮอร์โมนทั่วร่างกาย
การนอน ซึ่งเป็นเสาหลักอีกต้นของการดูแลสุขภาพเพื่อชะลอวัยจึงถูกขยายมิติให้ละเอียดขึ้น ความสำคัญของการนอนไม่ได้ถูกจำกัดแค่คุณภาพและปริมาณ แต่ยังรวมไปถึงเวลานอนที่สอดคล้องกับธรรมชาติ เข้านอนเมื่อโลกมืดพร้อมให้ร่างกายหลับพัก และตื่นเมื่อโลกกลับมาสว่างอีกครั้ง สอดคล้องกันไปกับสัตว์โลกอีกมากมายที่ใช้ชีวิตอย่างเคารพกฎกติกาของธรรมชาติ
อ้างอิง
- Zehring, W.A., Wheeler, D.A., Reddy, P., Konopka, R.J., Kyriacou, C.P., Rosbash, M., and Hall, J.C. (1984). P-element transformation with period locus DNA restores rhythmicity to mutant, arrhythmic Drosophila melanogaster. Cell 39, 369–376.
- Bargiello, T.A., Jackson, F.R., and Young, M.W. (1984). Restoration of circadian behavioural rhythms by gene transfer in Drosophila. Nature 312, 752–754.
- Siwicki, K.K., Eastman, C., Petersen, G., Rosbash, M., and Hall, J.C. (1988). Antibodies to the period gene product of Drosophila reveal diverse tissue distribution and rhythmic changes in the visual system. Neuron 1, 141–150.
- Hardin, P.E., Hall, J.C., and Rosbash, M. (1990). Feedback of the Drosophila period gene product on circadian cycling of its messenger RNA levels. Nature 343, 536–540.
- Liu, X., Zwiebel, L.J., Hinton, D., Benzer, S., Hall, J.C., and Rosbash, M. (1992). The period gene encodes a predominantly nuclear protein in adult Drosophila. J Neurosci 12, 2735–2744.
- Vosshall, L.B., Price, J.L., Sehgal, A., Saez, L., and Young, M.W. (1994). Block in nuclear localization of period protein by a second clock mutation, timeless. Science 263, 1606–1609.
- Price, J.L., Blau, J., Rothenfluh, A., Abodeely, M., Kloss, B., and Young, M.W. (1998). double-time is a novel Drosophila clock gene that regulates PERIOD protein accumulation. Cell 94, 83–95.
