„Idealny” zegar biologiczny nie jest dobrym przystosowaniem

24-godzinny cykl okołodobowy, który pozostaje w zgodzie z rytmami zmian warunków środowiska na Ziemi, nie jest korzystnym przystosowaniem dla gatunków – wskazują wyniki analizy matematycznej japońskiego fizyka.

Publikację na ten temat zamieszcza "Bulletin of Physics News", pismo wydawane przez Amerykański Instytut Fizyki (American Institute of Physics).

Zegar biologiczny, który wyznacza rytm aktywności czuwanie-sen występuje u prawie wszystkich żywych organizmów. Cykle okołodobowe liczą sobie najczęściej około 22 do 28 godzin, jednak bardzo rzadko – dokładnie 24 godziny (stąd nazwa okołodobowe).

Zjawisko to może budzić zdziwienie. Z punktu widzenia przystosowania osobników do środowiska i rozłożenia ich dziennej aktywności, rytm okołodobowy pozostający w zgodzie z 24-godzinnym cyklem zmian w intensywności światła słonecznego i temperatury na Ziemi powinien być najbardziej korzystny.

Hiroaki Daido, fizyk z Instytutu Technologii w Kyushu w Japonii opracował matematyczny model, który miał pomóc w przybliżeniu to zjawisko.

W swoim modelu badacz oparł się na dwóch założeniach. Po pierwsze współczynnik przyrostu populacji danego gatunku zależy od różnic pomiędzy długością jego cyklu okołodobowego a 24-godzinnym cyklem zmian warunków środowiska. Na przykład, osobniki szczególnie wrażliwe na szkodliwe działanie promieni UV w ciągu dnia, będą miały maksymalny współczynnik przyrostu wówczas gdy ich cykl będzie idealnie 24-godzinny, a one będą aktywne wyłącznie w nocy.

Po drugie współzawodnictwo pomiędzy dwoma gatunkami jest tym bardziej zaciekłe, im mniejsze są różnice pomiędzy długością ich cyklu okołodobowego. I tak, osobniki dwóch gatunków, które szukają pożywienia będą mieć na pewno łatwiejsze zadanie jeśli ich cykle będą się różnić o kilka godzin.

Modelowanie Daido pokazało, że 24-godzinny rytm okołodobowy jest niekorzystnym przystosowaniem, chyba że takie idealne dopasowanie do rytmicznych zmian warunków środowiskowych daje danemu gatunkowi wystarczająco duże korzyści. Dzieje się tak dlatego, że pomiędzy gatunkami z zegarem o cyklu 24 godzin zachodzi najsilniejsze współzawodnictwo.

Badacz podkreśla jednak, że na rytmy biologiczne mogą mieć wpływ także inne czynniki, jak naturalne katastrofy i dlatego proponuje on porównanie wyników, których dostarcza jego model z wynikami obserwacji i doświadczeń biologicznych. 

Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.


*