Нажмите для увеличения
В конце марта многие страны Америки и Европы перевели часы на летнее время. Россия с недавних пор не входит в их число. Мы в этом времени зимовали, подвергая себя буквально смертельной опасности
Я сова и люблю долго не ложиться спать и поздно вставать. Но выбора у меня нет, каждое утро я везу детей в школу и в детский сад. Обычно, чтобы все успеть, я продирала глаза в 7:30 и за час успевала растолкать детей, одеть, накормить и отвезти в школу. Этой зимой все то же самое стало занимать у меня вдвое больше времени, потому что мы не могли проснуться. К середине зимы казалось, что вся семья перестала спать и сошла с ума.
Мой случай не назовешь исключительным: в январе компания HeadHunter опросила 3000 человек, как им живется этой зимой. Почти половина (46%) ответили, что живется так себе — просыпаться утром трудно, часто опаздываешь и хуже работаешь. Это вовсе не лень и даже не обычная сезонная спячка. Это реакция организма на насилие, когда вместо зимнего времени живешь по летнему. Причем реакция первая и самая безобидная — следующей зимой, если опять будем жить по летнему времени, все будет еще хуже.
Декретное лето
На самом деле никакого зимнего времени не существует. Есть обычное (поясное) время и искусственное летнее. В большинстве стран умеренных широт зимой живут по поясному, приближенному к солнечному, а в конце марта переводят стрелки на час вперед. На экваторе световой день одинаковый круглый год, а у полюсов солнце летом вообще не заходит, поэтому там переводить часы не имеет смысла. В наших широтах весной часы переводят, чтобы световой день позже начинался и заканчивался. Это выгодно в нескольких смыслах. Во-первых, в экономическом: в 2007 году ученые из кембриджского Центра технологического менеджмента посчитали, что перевод стрелок экономит 2% энергии. Во-вторых, продление светлого времени вечером уменьшает количество автомобильных аварий и преступлений.
Главный недостаток перевода часов состоит в том, что он вредит здоровью. Одни из первых это случайно заметили даже не врачи, а социологи. Австралийские ученые анализировали статистику самоубийств с 1971 по 2001 год и увидели, что количество суицидов подскакивает после перехода на летнее время и затем в течение нескольких недель возвращается на обычный уровень. Также обстоит дело с инфарктами. Шведские и американские врачи, исследуя динамику сердечных приступов в Швеции за 15 лет, обнаружили, что в первые три дня после весеннего перевода часов количество сердечных приступов увеличивается на 10%.
Немецкие и голландские врачи в 2007 году опубликовали совместную работу, посвященную влиянию перевода времени на здоровье. На выборке из 55 000 человек они показали, что он нарушает постепенную сезонную адаптацию организма к изменяющейся длине светового дня. Стоит ли экономить на электроэнергии за счет самоубийств и инфарктов? На этот вопрос в каждой стране свой ответ, но чем больше накапливается данных, тем больше стран отказываются от летнего времени.
В числе государств с гуманным устройством времени могла бы оказаться и Россия: в прошлом году президент Медведев упразднил у нас перевод часов. Беда в том, что он отменил зимнее, то есть естественное, время и оставили нас зимовать в искусственном. После объединения часовых поясов в 2010 году и отмены зимнего времени больше половины страны опережает поясное время на час и чуть меньше половины — на два. По солнцу посчастливилось жить обитателям Ненецкого и Чукотского автономных округов и Республики Коми — это меньше процента населения России. Словом, благое намерение президента привело большую часть страны в ад, где солнце встает в 10 утра, то есть на два-три часа позже, чем просыпается большинство людей. Человек для такого режима совершенно не приспособлен: с солнцем синхронизируются наши биологические часы, и попытки их обмануть могут быть смертельно опасны.
Часовые пояса
Поясное время придумали, чтобы согласовать все время на планете и приблизить его к солнечному. Теоретически часовые пояса должны соответствовать меридианам. Но тогда некоторые города (в том числе Москва) лежали бы в двух часовых поясах. Поэтому для удобства границы поясов привязаны к административным.
В 2010 году число поясов в России сократили с 11 до 9. В первую очередь это нужно чиновникам, чтобы было удобнее управлять всей страной из Москвы. Теперь почти вся европейская часть России живет по столичному времени, которое отличается от естественного на час или даже на два.
Впрочем, мы не единственная страна, живущая не по солнцу. Например, в Китае действует единое стандартное время, при этом большая часть населения живет по поясному времени или поясному плюс час. Тяжелее всего приходится жителям самых западных районов, которые живут по времени, на три часа опережающему поясное. Поэтому там придумали остроумный выход: по официальному пекинскому времени работают только государственные учреждения, а магазины и местные телеканалы живут по местному времени. Даже оператор связи China Telecom установил время для льготных международных звонков там на два часа позже, чем в остальной стране.
В континентальной Бразилии до недавнего времени было три часовых пояса, но в 2008 году правительство решило сократить разницу во времени между самым западным штатом Акри и столицей Бразилия на час. В 2010 году там прошел референдум, на котором большинство жителей высказалось за возвращение старого времени.
Биологические часы
Нажмите для увеличения
Суточный ритм влияет на все без исключения обменные процессы и физиологические показатели. Пищеварение, синтез и распад белков, жиров и углеводов имеют циклическую природу. Концентрация некоторых гормонов в крови, давление, пульс, температура тела также меняются циклически. К вечеру температура ниже дневной примерно на градус, а под утро опускается до минимума, поэтому разбуженный рано утром человек ежится от холода
Настоящее время
То, что у человека есть внутренние часы, которые идут даже в отсутствие внешних сигналов, доказал еще в 1960-х годах немецкий физиолог Юрген Ашофф. Сначала он проводил эксперименты в естественных пещерах, а позже построил в своем институте подземную лабораторию-бункер, изолированную от внешнего мира и приспособленную для жизни двух человек в течение нескольких недель.
Первые эксперименты Ашофф ставил на своих сыновьях, студентах и соавторе. Они могли заниматься своими делами, есть, когда чувствовали голод, и спать, когда этого хотели. На протяжении всего эксперимента специальные датчики фиксировали активность подопытных, им измеряли температуру, у них брали анализы.
Оказалось, что все они сохраняли ритмичный образ жизни, это касалось сна и бодрствования, чувства голода, изменений температуры тела и других параметров. Однако вскоре после начала эксперимента у большинства участников цикл составил не 24 часа, а около 25: испытуемые ложились и просыпались позже, чем накануне, примерно на час. Незаметно они сдвигали свой график, постепенно меняя день и ночь местами.
Идея, что собственный ритм организма составляет обычно не 24 часа, а около 25, долгое время считалась главным положением хронобиологии. Однако в начале 1980-х годов один из учеников Ашоффа нашел изъян в его экспериментах: оказывается, у кроватей в бункере стояли ночники, которые участники могли включать, когда хотели. В частности, ночники включали перед сном, а воздействие света вечером (особенно если он сильно ярче дневного, как и было в бункере) сдвигает цикл сна-бодрствования вперед. Поэтому люди в бункере сами удлиняли свои сутки, включая свет перед сном. Уже в конце 1980х эта ошибка была учтена, и оказалось, что истинный внутренний ритм человека значительно ближе к солнечным суткам, чем предполагал Ашофф, и составляет в среднем от 23,48 до 24,58 часа. Этот индивидуальный показатель и определяет, кто вы — жаворонок или сова.
Кто рано встает
«На часах уже шесть, а за окном еще светло. Жаворонки, мне вас очень жаль, но лично я счастлива и надеюсь, что зимнее время не вернут никогда», — написала моя коллега Р. в начале февраля в своем блоге. Она, как и я, сова, но в отличие от меня и подавляющего большинства сограждан она может себе позволить спать до обеда. Коллеге Р. не нужно везти детей к первому уроку и быть на работе в полной офисной готовности ни к девяти, ни к десяти утра. Ирония судьбы в том, что этой зимой моя коллега жила по солнцу, то есть фактически стала жаворонком. А все мы, обычные люди, стали сонными депрессивными кротами, спешащими на службу во тьме.
Принадлежность к совам или жаворонкам в первую очередь определяется генетикой: у сов циркадный (суточный) ритм медленнее и длится дольше 24 часов, а у жаворонков, наоборот, короче (подробнее о том, как устроены биологические часы, читайте на стр. 130). Поэтому совы живут с небольшой задержкой (позже ложатся, позже встают), а жаворонки — с опережением графика. У некоторых людей склонность быть жаворонком или совой доходит до крайности: одни засыпают уже в 7–9 часов вечера и просыпаются до пяти утра, другие, наоборот, не могут заснуть раньше трех часов ночи. И то и другое нарушение часто связано с мутацией часовых генов (что такое часовые гены и как они работают, читайте на стр. 132). Впрочем, генетическая склонность в определенных пределах корректируется внешними факторами — образом жизни и географией, то есть, по сути, количеством света, который мы получаем по утрам и вечерам.
Часовой пояс Самоа
Самоа — страна восходящего солнца
Долгое время в этом островном государстве в Тихом океане завершались сутки. Самоа находится в нескольких километрах от международной линии перемены дат, за которой начинается новый день, после того как на Самоа наступает полночь.
Так было не всегда: в конце XIX века американские власти уговорили самоанского короля перейти на свою сторону демаркационной линии суток, чтобы налаживать деловые отношения. 4 июля 1892 года самоанцы прожили два раза, оказавшись буквально на краю света.
Спустя 120 лет стало понятно, что у самоанцев гораздо больше связей с соседями по ту сторону линии перемены дат и им гораздо удобнее быть впереди планеты всей. По словам премьер-министра Самоа, из деловой жизни страны выпадали два рабочих дня: когда на островах только наступала пятница, в соседних государствах начинались выходные, и наоборот, когда австралийцы шли на работу утром понедельника, набожные самоанцы направлялись на воскресную службу в церковь.
Чтобы покончить с этим, 29 декабря 2011 года на Самоа, минуя 30-е число, перескочили сразу в 31 декабря. Теперь Самоа может по праву называться «страной восходящего солнца».
Сезонная депрессия и светотерапия
Снижение настроения вплоть до тяжелой клинической депрессии — самый вероятный результат нехватки света.
В 1980 году американские физиологи опубликовали исследование, доказывающее, что свет подавляет синтез мелатонина у человека. Эту работу прочитал сотрудник Центра психического здоровья в Вашингтоне, сам страдавший зимней депрессией. Он решил испробовать на себе светильник, который использовали авторы статьи для подавления синтеза мелатонина. Ему стало значительно лучше в считанные дни.
Психиатр Норман Розенталь обратил внимание на это, и в 1983 году он пригласил больных зимней депрессией принять участие в его работе. В 1984 году он опубликовал прорывную работу, в которой описал успешный опыт лечения светом 29 пациентов с зимней депрессией. Светолечение считается самым эффективным методом борьбы с зимней депрессией. Для него применяется светильник, который плавно включается за определенное время до подъема.
Доказано, что утренние сеансы терапии вдвое эффективнее вечерних. Это значит, что рассветное солнце наиболее важно для тех, кто плохо переносит зиму. Соответственно, чем позже встает солнце, тем выше риск зимней депрессии. Это доказала команда Майкла Термана, директора Центра световой терапии и биологических ритмов Колумбийского университета. Ученые заметили, что среди людей, живущих на западной границе часового пояса, случаев зимней депрессии больше, чем среди жителей восточной границы, поскольку на западный край пояса солнце приходит примерно на час позже.
Солнечные часы с будильником
Свои первые эксперименты с влиянием света на биоритмы Ашофф проводил как раз на птицах. Правда, не на совах и жаворонках, а на зябликах. Изменяя яркость искусственного освещения, профессор научился существенно ускорять и замедлять биологические ритмы этих певчих птиц. Затем он по вторил то же самое на человеке, с помощью света варьируя продолжительность его цикла суточной активности от 19 до 28 часов.
Если у сов внутренние сутки длятся больше 24 часов, а у жаворонков — меньше, то у всех людей разрыв между внутренним и астрономическим временем рос бы день ото дня, как у подопытных в бункере профессора Ашоффа. Однако в реальной жизни этого не происходит. Чтобы идти в ногу со временем, мы ежедневно подводим стрелки своих внутренних часов. И ключевую роль в этой тонкой настройке играет свет: в зависимости от интенсивности освещения пространства в организме вырабатывается либо гормон сна — мелатонин, либо гормон бодрствования — кортизол. Японские ученые из университета Саппоро в течение года наблюдали циркадные ритмы студентов, фиксируя температуру тела, концентрацию мелатонина в крови и слюне (по этим параметрам можно точно определить, какое время показывают внутренние часы). Оказалось, что зимой ритмы смещаются в среднем на полтора часа, буквально следуя за изменениями в солнечном графике.
«Если мы хотим, чтобы сова жила в режиме жаворонка, нужно дать ей побольше света утром и поменьше вечером, — говорит Константин Даниленко, доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института терапии СО РАМН из Новосибирска. — И наоборот, жаворонок, который весь вечер находится в ярко освещенном помещении, может приблизить свой режим к совиному. Причем в настройке внутренних часов важна природа и яркость света. Для всех животных и человека наиболее важны рассветные сумерки. В это время интенсивность освещения превышает 1 люкс, то есть больше, чем, например, при полнолунии в тропиках. Именно благодаря такому освещению в рассветные сумерки человек может более или менее безболезненно просыпаться».
Доктор Даниленко проанализировал время рассветных сумерек на территории страны до и после объединения часовых поясов и отмены зимнего времени. Раньше 21 декабря во всех городах на широте Москвы рассветные сумерки начинались около 7 часов и продолжались полтора часа. 21 декабря 2011 года солнце вставало в 10:00, значит, рассвет начинался в 8:30, и просыпаться раньше было настоящей пыткой. А ведь большинство людей встает в 7:00–7:30. «Когда человеку пытаются навязать время, не соответствующее солнечному, его организм все равно будет стараться жить по солнцу, — говорит Константин Даниленко. — Хотя бы потому, что естественный свет гораздо ярче комнатного и организм очень восприимчив к закату и рассвету. Выходя на улицу утром, вы получаете мощный сигнал, который подкручивает стрелки внутренних часов назад. Однако вечером мы продлеваем себе день искусственным светом, и наши внутренние часы немного сдвигаются на более позднее время. Для организма особенно важна даже не абсолютная яркость, а контрастность перехода, поэтому утреннее солнце наиболее эффективно перестраивает наши биологические часы». Что бы ни заставляло нас жить не по времени — посменная ночная работа, привычка или указы чиновников, — это плохо отражается на работе организма.
Когда внешние и внутренние часы показывают разное время, организм перестает понимать, что происходит и как ему жить. За окном темно, а уже пора вставать. Супрахиазматическое ядро говорит организму, что время спать, вовсю вырабатывая мелатонин, а мы уже завтракаем. Неудивительно, что это приводит к нарушению сна и пищеварения. И это еще самые безобидные примеры.
Как устроены внутренние часы
В нормальной ситуации система работает так. Особые (меланопсиновые) рецепторы в сетчатке глаза передают информацию о яркости света в центр управления биоритмами — супрахиазматическое ядро, расположенное в промежуточном мозге, в основании гипоталамуса. Клетки этого центра, даже если их изолировать, будут проявлять циклическую активность. Именно они диктуют ритм всему остальному организму.
Супрахиазматическое ядро обрабатывает информацию от рецепторов и посылает сигналы в железы, которые вырабатывают гормоны, регулирующие циркадный ритм. Именно там внешние сигналы переводятся на внутренний биохимический язык. Две главные железы, отвечающие за сон и бодрствование, — эпифиз и гипофиз — расположены рядом с промежуточным мозгом. Эпифиз ночью, в темноте, вырабатывает гормон сна — мелатонин. Если лечь спать днем, уровень мелатонина не повысится.
Гипофиз под контролем сигналов от супрахиазматического ядра производит адренокортикотропный гормон (АКТГ), а тот, в свою очередь, стимулирует синтез надпочечниками кортизола — гормона бодрствования. Попадая вечером в кровь, мелатонин запускает цепь процессов, изменяя уровень секреции других гормонов и биологически активных веществ. Он расширяет кровеносные сосуды, понижая давление и заставляя тело и мозг охлаждаться. При этом повышение уровня мелатонина не является обязательным сигналом к началу сна.
Считается, что мелатонин не воздействует прямо на сомногенные структуры головного мозга, а запускает торможение режимов бодрствования. Но если человек в это время не ложится спать, в его организме происходит нарушение — десинхроноз. Однако не стоит думать, что весь организм пассивно следует указаниям мозга. У нас в теле есть целая коллекция часов, в каждом органе свои, и идут они с разной скоростью. В 2004 году группа ученых из Центра биологии сна и циркадных ритмов Северо-западного университета (США), обнаружила, что клетки почек мышей имеют цикл 24,5 часа, а клетки роговицы — 21,5 часа. Задача расположенных в супрахиазматическом ядре центральных часов организма в том, чтобы синхронизировать их.
У человека генетики насчитали десяток «часовых» генов, регулирующих производство белков, которые отвечают за поддержание суточного ритма.
Генные часы — это цепочка процессов, ритмично включающих и выключающих работу часовых генов. Система работает по принципу отрицательной обратной связи, как сливной бачок: по мере наполнения вода поднимает поплавок и в нужный момент блокирует собственный поток. То же самое происходит на клеточном уровне: рано утром в ядре клетки специальные белки-активаторы включают часовые гены. На середину дня приходится самый интенсивный синтез продуктов деятельности этих генов. В течение дня они накапливаются в цитоплазме клетки, а ночью концентрируются в ядре и связываются с белкамиактиваторами, которые запускали процесс. Это выключает работу часовых генов. Затем связь ослабевает, белки-активаторы высвобождаются и к утру цикл начинается заново.
Часовые гены управляют физиологией всех органов. Например, в печени они задают периодичность гликолиза и метаболизма жирных кислот, в надпочечниках заведуют синтезом адреналина.
Темное будущее
Чем чревато рассогласование внутренних ритмов и внешнего времени, хорошо известно путешественникам. Джет-лэг, или акклиматизация, — это яркий пример такого расстройства.
В разных тканях и органах биологические часы идут с разной скоростью (подробнее см. «Физиология биоритмов»), и при изменении внешнего времени они перестраиваются тоже с разной скоростью. Так выходит, что мозг трансконтинентального путешественника может уже приспособиться к новому времени, а поджелудочная железа будет еще жить по-старому.
Когда молекулярные часы разных органов сильно расходятся, многие функции организма нарушаются. Этим объясняются плохое самочувствие, тошнота и прочие проблемы, объединенные общим словом «акклиматизация». И чем больше часовых поясов мы пересекаем, тем она тяжелее. Ученые из Бристольского университета обнаружили, что люди, вынужденные часто менять время, испытывают стресс, приводящий к структурным изменениям в мозге. И не только: например, у стюардесс, совершающих регулярные международные перелеты, нарушается менструальный цикл. По сути, перевод часов весной и осенью не отличается от джет-лэга. Ситуация, когда мы всю зиму живем по искусственному летнему времени, еще хуже: акклиматизация происходит за несколько дней, а здесь всю зиму вы страдаете от рассинхронизации. А это грозит смертельными недугами.
Например, сдвиг в сроках приема пищи у склонных к полноте людей может приводить к ожирению и метаболическому синдрому, от которого рукой подать до сахарного диабета 2-го типа и инсульта. Вечером замедляется обмен веществ и снижается толерантность к глюкозе. К тому же время приема пищи служит сигналом настройки периферических циркадных ритмов, и поздние трапезы рассинхронизируют внутренние часы: мозг реагирует на вечерний свет и готовится спать, а желудок думает, что у него еще полдня впереди. Люди, которые встают сильно раньше рассвета, больше других рискуют получить инфаркт. «Если сравнить случаи инфарктов в ноябре и декабре 2011 года с теми же месяцами 2010 и 2009 годов, в 2011-м количество инфарктов наверняка будет выше на 3–7%, — говорит доктор Даниленко. — Когда человек встает до рассвета, его организм еще спит, артериальное давление низкое, гормоны, которые его должны поднимать — норадреналин и кортизол, — еще не начали поступать в кровь. В результате сердечная мышца недополучает питания, а это главный фактор риска инфаркта».
Есть данные, что расхождение внутренних часов с реальным временем провоцирует рак. У женщин, в течение шести месяцев работающих по ночам, риск рака молочной железы возрастает в полтора раза — таков вывод многолетнего датского общенационального исследования. Точный патогенез пока не известен, есть тео рия, что гормон сна мелатонин препятствует размножению раковых клеток (что подтвердили израильские исследователи в экспериментах на мышах). Этим явлением можно отчасти объяснить рост количества раковых заболеваний в современном мире: чем больше света, тем меньше вырабатывается мелатонина и тем больше риск рака. Есть научные данные, что между уровнем ночной иллюминации в городе и частотой рака молочной и предстательной желез среди горожан существует небольшая, но статистически достоверная связь.
Ночное освещение не только нарушает мелатониновый ритм, но и стимулирует несвоевременную выработку одних гормонов и угнетает выработку других. Все это также может провоцировать рак. Основываясь на этих данных, а также на данных профессора Майкла Термана из Колумбийского университета, российские ученые из Института физиологии природных адаптаций Уральского отделения РАН решили узнать, как меняется частота случаев рака у жителей одного часового пояса. Они провели исследование в 59 регионах европейской части России и показали, что частота случаев рака мозга, молочной и предстательной желез увеличивается внутри одного часового пояса при движении от восточной его границы к западной. То есть чем позже относительно подъема населения встает солнце, тем больше риск рака.
Все это доказывает, что любые игры со временем к добру не приводят: переводить стрелки дважды в год плохо, часто летать, пересекая часовые пояса, — еще хуже. Но жить постоянно в отрыве от естественного времени это вообще катастрофа. Когда Медведев подписал новый закон об исчислении времени, в блогах и социальных сетях шутили, что это будет единственное, чем он запомнится. Тогда решение президента воспринималось как бессмысленное, но безобидное. Теперь точно понятно, что если к следующей осени ничего не изменится, то зимняя сонливость и легкая депрессия покажутся нам цветочками по сравнению с заболеваниями, угрожающими жизни. Выхода два: либо вернуться в поясное зимнее время и жить по нему круглый год, либо зимой начинать рабочий день на час-два позже — так тоже делают в некоторых странах.
Иллюстрации Эльдара Закирова
