این رویکرد جدید در مقایسه با روش‌های دیگر نه‌تنها وجود چرخه‌های زیستی غیرقابل تردیدی را نشان داده بلکه همچنین چرخه‌های 12 ساعت‌های را نیز شناسایی کرده که مستقل از چرخه بيست‌وچهارساعته، فعالیت دارد و بررسی‌های آزمایشگاهی آن را نیز تایید كرده است. اهمیت این یافته‌ها در آن است که چشم‌انداز جدیدی از مطالعات را درباره عملکرد ژن بر مدت زمان سلامت و بیماری ارائه می‌کند.
منظور از ریتم چرخه‌ای تغییرات، دگرگونی‌های جسمی، روحی و رفتاری است که طی یک دور یا چرخه بيست‌وچهار ساعته بسته به شرایط محیطی و به‌ویژه وضعیت نور وتاریکی هوا ایجاد می‌شود. یکی از معروف‌ترین چرخه‌های زیستی خوابیدن در شب و بیداری درروز است.
دکتر «کلیفورد داکوس» استاد زیست‌شناسی سلولی و ملکولی و از اعضای مرکز جامع مطالعات سرطان در دانشکده پزشکی «بیلور» می‌گوید: «این ریتم‌های بایولوژیک یا چرخه‌های زیستی منعکس‌کننده تعاملات پیچیده در سطح ملکولی است که در مسیرهای میانجی و حدفاصل بیان ژن‌ها در پروتئین‌های فعال رخ مي‌دهد که عملکردهای خاصی در سلول دارند.»
درواقع شواهد جدید اثبات می‌کند که علاوه بر ریتم بيست‌وچهارساعته زیستی شناخته شده، چرخه‌های زیستی دیگری به‌طور موازی در بدن موجودات فعالیت دارند. به‌عنوان مثال روشن شده است که فاکتورهایی چون فشارخون، درجه حرارت بدن، عملکرد شناختی، آزاد سازی بعضی هورمون‌ها که به صورت چرخه‌ای در بدن آزاد می‌شوند، واکنش به استرس یا پاسخ به درمان‌های دارویی، ازیک ریتم یا آهنگ دوازده‌ساعته پیروی می‌کند که تاکنون درباره ریشه‌های زیستی آن جز اندکی روشن نیست و داکوس و همکارانش درصدد یافتن پاسخ و شناخت بیشتر این موضوع هستند.
داکوس که سرپرستی تیم همکارانش را برعهده دارد، با دپارتمان مهندسی برق و رايانه دانشگاه Rice تماس گرفت و برای ادامه تحقیقاتش به دکتر «آتاناسیوس انوولاس»، از موسسه ماکس پلانک در آلمان معرفی شد. انوولاس یک ریاضیدان و مهندس با تخصص ویژه در زمینه «سیگنال‌های دیجیتال به‌عنوان امواج الکترونیکی» است. او یک ابزار جدید ریاضی را به نام «روش قلم ماتریکس» ابداع کرد‌ه‌است که امکان می‌دهد فرکانس‌ها را از داده‌های دیجیتال بسیار پرسروصدا یا گمراه‌کننده، قابل تشخیص شوند.
آنتولاس می‌گوید: «رویکرد بررسی این گونه مسائل در روش‌های ریاضی دیگر، طرح این پرسش است که آیا شکل موج خاصی در داده‌ها وجود دارد یا خیر؟ با این روش آن‌ها از قبل انتخاب می‌کنند که با نوع خاصی از موج مواجه شوند اما در رویکرد جدید ریاضی ما یک سوال بی‌طرفانه را مطرح می‌کنیم: «اگر موجی در داده‌ها وجود دارد؛ چه نوع موجی است؟»
داکوس می‌گوید: «ما دریافته‌ایم به رویکرد ریاضی بی‌طرفانه و رویکردی کاملا از آنچه که گروه‌های پژوهشی دیگر در این زمینه به کار گرفته‌اند، نیاز داریم.»
جایی که ریاضی و زیست‌شناسی به هم می‌رسند
محققان در این روش از متد ریاضی آنتالوس که در تجزیه و تحلیل سیگنال‌های دیجیتال الکترونیکی به کار می‌برد، برای تجزیه و تحلیل پدیده‌های زیستی به‌ویژه بررسی داده‌های مربوط به بیان ژن‌ها استفاده کردند. داده‌هایی که قبلا هریک ساعت یک‌بار در طول 36 ساعت جمع‌آوری کرده بودند. محققان با استفاده از این روش توانستند بیش از 18هزار ژن کبد موش را در که در فرایندهای مختلف سلولی درگیرند، از جمله در فرایندهای متابولیسم، استرس سلولی، چرخه سلولی و تنفس سلولی مورد بررسی، تجزیه و تحلیل قرار دهند.
به گفته آنتالوس این روش توانسته است چرخه‌های اساسی موجود در هر مجموعه از داده‌های جمع‌آوری شده برای هر ژن را نشان دهد. او می‌گوید: «دراین روش توانستیم چرخه‌های اداوری بيست‌وچهارساعته روزانه و ژن‌های‌های کشف نشده که بیان آن‌ها تابع یک چرخه دوازده‌ساعته بود و در روش‌های محاسباتی دیگر کشف شده بود، تایید کنیم.»
دکتر «برت اومالی» استاد زیست‌شناسی ملکولی و سلولی درکالج پزشکی بیلور می‌گوید: «اختلال در چرخه بيست‌وچهارساعته بدن ممکن است به بروز بعضی بیماری‌های متابولیک منجر شود. به‌عنوان مثال شواهد تجربی نشان می‌دهد کارگرانی که در شیفت‌های شبانه کار می‌کنند و زمان خواب‌شان را به‌طور دوره‌ای تغییر می‌دهند یا کسانی که به خارج از کشور سفر می‌کنند و دچار تغییر ساعت خواب و بیداری می‌شوند، در معرض بعضی مشکلات ناشی از اختلال متابولیسم همانند چاقی و دیابت قرار می‌گیرند. به‌طور کلی ایده خوبی نیست که ریتم روزانه بدن را به‌طور منظم مختل کنیم. این کار عامل بر کارکرد دیگر چرخه‌های زیستی بدن اثر می‌گذارد که می‌تواند بر سلامت فرد تاثیر منفی بگذارد.»
نه‌تنها چه می‌خورید بلکه مهم این است که کی می‌خورید!
طبق بررسی‌های جدیدی که اخیرا در مجله Cell منتشر شده، محققان اعلام کردهاند که نه‌تنها این‌که چه غذایی می‌خورید، مهم است، بلکه این‌که چه زمانی غذایتان را می‌خورید هم به همان اندازه در وضعیت سلامتی‌تان تعیین کننده است.
تحقیقات جدید برای نخستین‌بار است که نقش انسولین را به‌عنوان یک سیگنال اصلی که در زمان‌بندی وعده‌های غذایی ساعت‌های زیستی سلولی که در سراسر بدن پراکنده است، نشان داده است. ساعت زیستی سلولی که به‌اصطلاح به‌عنوان «ساعت بدن» یا «ریتم زیستی بدن» circadian rhythm شناخته می‌شود.
تیم تحقیقاتی فعال در این پژوژه معتقد است که بهبود درک ما از این پدیده می‌تواند به کشف راه‌های جدیدی برای کاهش بیماری‌های ناشی از اختلال در ساعت بدن کمک کند که شامل مواردی چون خوردن غذا در ساعت‌های خاص یا دریافت داروهایی است که با هدف فعال کردن سیگنال انسولین مصرف می‌شود.
ساعت زیستی بدن چرخه بيست‌وچهارساعته بدن ماست که از زمان خواب تا آزاد شدن هورمون‌های خاص و نحوه پاسخگویی بدن ما به داروها را دربر می‌گیرد.
ننایج این بررسی‌ها مي‌تواند به وضعیت سلامتی افرادی که دارای مشاغل شبانه هستند و نیز کسانی كمك كند که وقت بسیار زیادی را در سفرهای هوایی می‌گذرانند و از مشکل اختلال خواب ناشی از اختلاف ساعت رنج مي‌برند.
ساعت زیستی بدن در هماهنگی با محیط طبیعی و قرار گرفتن در معرض نور روز همچنین زمان‌بندی غذا تنظیم می‌شود. این هماهنگی برای سلامتی بدن در درازمدت بسیار مهم و تعیین‌کننده است و کاملا اثبات‌شده است که اختلال در ریتم شبانه‌روزی بدن‌تان با تغییر شغل یا سفر به مناطق دور دست با مناطق زمانی متفاوت، مي‌تواند برای سلامتی زیان‌آور باشد.
همواره تصور بر این بود که خوردن غذا در ساعت‌های غیرمعمول چنانکه بيشتر در مشاغل شیفتی یا سفرهای هوایی درازمدت رخ می‌دهد، عامل اصلی اختلال در ساعت زیستی بدن بوده است اما در گذشته این مشخصا روشن نبود که چگونه ساعت بدن ما زمان بندی غذایی ما را حس می‌کند و به آن پاسخ می‌دهد و این مسئله که سبب بروز مشکلاتی در ارائه توصیه‌های پزشکی یا مداخلاتی در متابولیسم بدن می‌شود.
محققان در آزمایشگاه زیست‌شناسی ملوکولی MRC در کمبریج و دانشگاه منچستر اکنون انسولین را به‌عنوان سیگنال اولیه که کمک به زمان‌بندی غذا و تنظیم ساعت زیستی درسراسر بدن ما می‌کند، شناسایی کردهاند که درنهایت سبب تقویت ریتم روزانه زیستی ما می‌شود.
آزمایش‌هاي انجام شده روی سلول‌های کشت شده و نیز سلول‌های تکثیرشده در موش‌ها نشان داد که انسولین به‌عنوان یک هورمون به هنگام دریافت غذا آزاد می‌شود و از این طریق ریتم‌ها یا چرخه‌های زیستی بدن را در سلول‌ها و بافت‌های مختلف تنظیم می‌کند. همچنین با تحریک و تولید پروتئینی به نام PERIOD درواقع چرخ اصلی و بنیادین ماشین یا ساعت زیستی سلول‌ها را تنظیم می‌کند.
دکتر «جان اونیل» سرپرست این تیم پژوهشی در کمبریج می‌گوید: «در بطن این ساعت‌های سلولی مجموعه پیچیده‌ای از ملکول‌ها قرار دارند که در تعامل با هم زمان‌بندی دقیق بيست‌وچهارساعته بدن ما را تعیین می‌کنند. بنابراین آنچه که در این بررسی‌ها روشن شده آن است که هربار با خوردن غذا انسولینی که آزاد می‌شود، مي‌توان به‌عنوان یک سیگنال یا پیام ویژه زمان‌بندی به سلول‌ها درتمام بدن ما عمل کند.»
زندگی شبانه و گم کردن شب و روز
در تحقیقاتی دیگر نیز در دانشگاه منچستر روشن شد هنگامی که زمان طبیعی استراحت موش‌ها مختل می‌شود، انسولین در زمان زیستی نادرستی در بدن موش‌ها آزاد شده و این به نوبه خود سبب اختلال چرخه زیستی بدن شده و درنتیجه از توان موش‌ها در تمایز شب و روز کاسته می‌شود.
این بررسی‌ها به‌ویژه نگرانی‌هایی را درباره آثار ناشی منفی از سبک زندگی مدرن بر سلامت عمومی در جوامع امروزی و پدیده‌ای به نام «زندگی شبانه» (Night Life ) ایجاد کرد‌ه‌است. پدیده‌هایی چون شیفت‌های کاری شبانه، سفرهای هوایی به مناطق زمانی بسیار متفاوت و محرومیت از خواب به دلایل گوناگون با توجه به امکان استفاده از نورهای مصنوعی، احتمال بروز بیماری‌های قلبی، عروقی و نیز دیابت نوع دو را افزایش داده است.
به گفته این محققان خوردن غذا در زمان‌های نامناسب که زمان استراحت است، عامل مهمی در اختلال ساعت زیستی بدن است ولی هنوز هم تحقیقات دراین‌باره ادامه دارد اما توجه ویژه به ساعت صرف غذا و دور کردن خود از نور و بیداری در ساعات شب، بهترین راه برای کاهش اثر ناخواسته برای شاغلان در مشاغل شیفتی است. حتی برای کسانی که مشاغل عادی دارند نیز نخوردن غذا در ساعت‌هایی که زمان استراحت بدن است، به‌ویژه همزمان با افزایش سن، فاکتور مهمی در حفظ سلامت بدن است.
