У комах біологічні ритми різних органів синхронізуються один з одним за допомогою складноустроєних нейронних ланцюжків.
Коли ми говоримо про біологічний годинник, який керує добовою активністю клітин, органів та організму в цілому, то завжди уточнюємо, що годин цих у нас досить багато: є центральні, які знаходяться в мозку, і є периферичні, які керують окремими органами і системами органів.
Хоча периферичні годинники можуть до деякої міри працювати самостійно, вони все ж слухаються головних, тих, що в мозку, які коригують ритм всіх інших. Однак як годинник різних рівнів обмінюється один з одним інформацією, досі не цілком ясно.
Дослідники з Вюрцбурзького університету вирішили дізнатися, як у мухи дрозофіли пов'язані один з одним головний годинниковий механізм в мозку і той, який управляє ритмами передньогрудної (проторакальної) залози. Вона синтезує гормон екдизон, що управляє метаморфозом і лінькою, при цьому в роботі залози є добре помітна добова періодичність: сформовані дорослі мухи виходять з лялечок тільки вранці, на самому початку дня. Іншими словами, передньогрудна заліза повинна точно знати час доби, щоб вчасно дати гормональний сигнал «на вихід».
У статті в Nature Communications автори пишуть, що проторакальну залізу у дрозофіл контролюють спеціальні нейрони, що виділяють проторакотропний гормон. Самі по собі ці нейрони не належать ніяким годинникам і не проявляють ніякої регулярної активності, пов'язаної зі зміною часу доби, проте саме вони служать сполучною ланкою між центральними годинами і периферичними годинами в залізниці
. Сигналом «з центру» служить особливий нейропептид, який виділяють «годинникові» нейрони в мозку. Нейропептид у потрібний час активує нервові клітини, що контролюють залізу, а вони, в свою чергу, посилають їй відповідний гормональний сигнал
. Маніпулюючи вартовими механізмами, можна збити розклад, за яким дорослі мухи виходять з лялечок. Наприклад, якщо уповільнити центральний годинник, то і дрозофіли будуть вилуплятися пізніше, хоча ритмічний механізм самої залози залишиться в нормі. З іншого боку, якщо збити ритми залози, але не чіпати центральний механізм, то мухи все одно будуть залишати лялечки в правильний час
. У ссавців щось схоже відбувається з корою надниркових, які синтезують глюкокортикоїди - гормони дуже широкого спектру дії: вважається, що вони не тільки регулюють обмін речовин, не тільки впливають на імунітет і допомагають впоратися зі стресом, але й активно регулюють всі циркадні ритми організму
. Іншими словами, через неправильну роботу надниркових дівчат можуть розсинхронізуватися всі наші внутрішні годинники, що загрожує різними хворобами, від депресії до серцево-судинних розладів і діабету. З іншого боку, самі надниркові підкоряються гормональним сигналам, що йдуть від мозку, так що, вивчаючи взаємозв'язок годинникових механізмів у дрозофіли, ми, можливо, зможемо дізнатися щось нове і про те, як добові ритми управляють нашою власною ендокринною системою.