بدن انسان از بسیاری جهات مشابه یک رایانه است. مجهز به پردازشگر و حافظه است. برای کار به انرژی نیاز دارد. و می‌تواند به حل مسئله بپردازد. ولی علاوه بر تمام این‌ها، یک ساعت زیستی هم دارد. ساعتی که از سازوکار آن تنها طی چند سال اخیر تا حدودی پرده برداشته شده است.
چندی قبل، انجمن نوبل انستیتو کارولینسکا (Karolinska Institutet) جایزۀ نوبل ۲۰۱۷ پزشکی/فیزیولوژی را به سه دانشمند آمریکایی اهدا نمود؛ جفری سی. هال (Jeffrey C. Hall)، مایکل رس‌باش (Michael Rosbash) و مایکل دبلیو. یانگ (Michael W. Young).
مقالۀ مرتبط: برندگان جایزۀ نوبل پزشکی ۲۰۱۷؛ ساعت بیولوژیک در کانون توجه
این جایزۀ بزرگ، حاصل کشفیات این سه تن در زمینۀ سازوکار مولکولی ریتم شبانه‌روزی یا سیرکاردین (Circardian Rhythm) می‌باشد. هال، رس‌باش و یانگ با بررسی‌هایی که روی مادۀ ژنتیک Drosophila melanogaster، مگس سرکه، انجام داده بودند، موفق به شناسایی ژن و پروتئین‌های دخیل در چرخش عقربه‌های ساعت زیستی شدند.
ما هم‌اکنون اطلاعات زیادی از ریتم شبانه‌روزی در اختیار داریم. دانشمندان دیگر نیز این مسیر را ادامه داده و موفق به شناسایی پروتئین‌های مشابه در انسان شده‌اند. تعداد کثیری از محققان نیز به این رشته تمایل پیدا کرده‌اند. اما تمام این را مرهون کار بزرگ این سه دانشمند هستیم که چیستی ساعت زیستی را در مقیاسی وسیع‌تر به نمایش گذاشتند.
اما چگونه؟
دهۀ ۱۹۸۰ دورانی بسیار متفاوت برای تحقیقات ژنتیک به حساب می‌آمد. چرا که خبری از پروژۀ ژنوم انسان و CRISPR نبود. رایانه‌ها هم در آن دوران خیلی کندتر از این حرف‌ها بودند. در کل علم با سرعت امروزی‌اش سیر نمی‌کرد. و مقالات علمی نیز متن ساده‌تری داشتند.
بر اساس مقاله‌ای که در سال ۱۹۸۴ در ژورنال Cell منتشر شده بود، هر چند دانشمندان در آن زمان اطلاعات قابل قبولی در رابطه با ریتم‌های زیستی داشتند؛ ولی چیزی از اساس مولکولی آن نمی‌دانستند. جالب است بدانید که در دهۀ ۱۹۷۰، ده سال قبل از تمام این ناآگاهی‌های مولکولی، گروهی از محققین می‌دانستند که جهش در یک توالی به‌خصوص از DNA موجب برهم خوردن نظم شبانه‌روزی مگس سرکه می‌شود. بروز جهش در این توالی، که امروزه ژن پریود (Period) خوانده می‌شود، منجر به ایجاد اختلالاتی در حرکت و آوازهای جنسی (برای جفت‌گیری) این مگس می‌شود.
رس‌باش و هال در همان مقالۀ ۱۹۸۴ گزارش نموده بودند که امکان بازگرداندن مگس‌های جهش‌یافته به حالت طبیعی وجود دارد. یانگ و تیمش نیز در همین اثنا موفق به جداسازی هزاران عدد از جفت‌بازهای تشکیل‌دهندۀ ژن مذکور شده بودند.
به سوی نوبل
پس از خارج‌سازی ژن پریود، نوبت به شناسایی پروتئین‌های مسئول رسید. چرا که DNA صرفاً لیستی از دستورالعمل‌ها بوده و خود وارد عمل نمی‌شود. نوع دیگری از مادۀ ژنتیک، موسوم به RNA، که رونوشتی از دستورات DNA است، باید در جایی دیگر ترجمه شود تا پروتئین‌ها را ایجاد کند.
رس‌باش و هال در ادامۀ تحقیقات خود دریافتند که مقدار این RNA در سلول‌های مگس سرکه با گذر زمان و بر اساس نور دریافتی جانور، دستخوش نوساناتی می‌شود. از آن‌جایی که RNA پریود پیش‌مادۀ ساخت پروتئینی به نام PER است، هر گونه نوسان در مقدار آن در مقدار پروتئین حاصل نیز منعکس خواهد شد. و از آن‌جایی که پروتئین مجری دستورات DNA است، چنین نوسانی می‌تواند در ریتم شبانه‌روزی نیز موثر باشد. از همین نتایج حدس زده می‌شد که وجود یک حلقۀ فیدبک داخلی جهت تنظیم کار ساعت زیستی، باید حتمی باشد.
مقالۀ مرتبط: ریتم‌های شبانه‌روزی؛ Jet Lag
این قبیل فیدبک‌ها در بندبند زندگی یافت می‌شود و ماهیتی مشابه با پاسخ دادن به ایمیل دارد. پاسخ به چند ایمیل ساده است، ولی هر گاه با تعداد دیوانه‌واری از پیام‌ها روبه‌رو شوید دچار اضطراب شده و بدون پاسخ دادن به تعدادی، آن‌ها را پاک میکنید. چندی بعد این‌باکس‌تان دوباره پر شده و این چرخه از سر گرفته می‌شود.
پرده‌گشایی از اساس مولکولی
با این حال دانشمندان هنوز از علت تغییرات چرخشی در مقدار PER مطمئن نبودند. درست مشابه همان مثال ایمیل، گویی هزاران رونوشت از DNA به خارج از هسته ارسال می‌شد؛ ولی کسی حوصلۀ پاسخ دادن به آن را نداشت.
یانگ و همکارانش در ادامه موفق به شناسایی پروتئینی شدند که با اتصال به PER وظیفۀ پاسخ دادن به همین پیام‌ها را داشت. آن‌ها این پروتئین را Timeless (بی‌انتها) نامیدند. در صورت ساخته شدن بیش از حد PER، تایم‌لس‌های موجود اشباع شده و PER تجمع‌یافته در سلول موجب خاموش‌سازی ژن پریود می‌شود.
در ادامه، پروتئین دیگری تحت عنوان Doubletime کشف گردید، که با تعویق پروتئین‌سازی، زمان لازم برای پاک‌سازی PERهای ساخته‌شده را به تایم‌لس داده و از خاموش شدن ژن جلوگیری می‌کند.
کارهای گران‌قدر هال، رس‌باش و یانگ توانست جایزۀ نوبل را پس از سه دهۀ برایشان به ارمغان بیاورد. با این حال، این جایزه به معنی پایان راه نیست. ساعت زیستی هم‌چنان به توضیحات بیشتر نیاز دارد.
