Jeśli sądzisz, że budzisz się, kiedy chcesz, jesz, kiedy jesteś głodny, i kochasz się, kiedy masz ochotę – nie doceniasz potęgi natury.

Każda komórka ma swój własny zegar, a każdy rodzaj tkanki ma swój własny zestaw zegarów wewnętrznych. Sygnały z centralnego zegara mózgowego koordynują funkcje fizjologiczne, takie jak metabolizm i reakcje immunologiczne, z zegarami w komórkach i tkankach. Można spotkać się
z określeniem „wyłączonego lub przestawionego zegara biologicznego”. Jest ono zgodne z prawdą,
a używający go ludzie wiążą je zwykle zarwaną nocą, wcześniejszym obudzeniem się, czy późnym pójściem spać, a także ze zjawiskiem jetlagu.

Podróżowanie między strefami czasowymi i zmiany w czasie snu/czuwania skutkują przesunięciami faz okołodobowych. Ważne jest, że poza okołodobowym zegarem centralnym w naszym ciele istnieje wiele mniejszych zegarów dobowych, które zlokalizowane są w tkankach organizmu. Są to tak zwane zegary peryferyjne (obwodowe) odpowiedzialne za funkcjonowanie tkanek (np. mięśniowej
i tłuszczowej), organów (jelita, wątroba, trzustka) i wiele innych. Pokazuje to potencjał zegarów do kontrolowania wielu procesów zachodzących w organizmie takich jak np. synteza i uwalnianie hormonów, odczuwanie łaknienia, wzrost lub spadek aktywności fizycznej, metabolizm poszczególnych składników odżywczych czy czas trawienia. Zaburzenie funkcjonowania któregoś z nich może zaburzać także funkcjonowanie kolejnych, co finalnie poskutkuje gorszym działaniem najważniejszego i największego z zegarów.

Dla przykładu bardzo mocny trening czy nieprzespana noc, na pewno nie będzie obojętna na nasze funkcjonowanie kolejnego dnia. Zegary obwodowe mogą być kontrolowane przez zegar centralny. Co ciekawe, badania przeprowadzone na modelach takich jak hodowle tkanek i komórek pokazują, że rytmy utrzymują się w tych komórkach nawet po odłączeniu od SCN. To może oznaczać, że rytmy zegarów lokalnych odzwierciedlają rytmy zegara peryferyjnego i mogą na nie wpływać inne czynniki niż sam zegar centralny, a to znów świadczyć może o tym, że na zegary obwodowe wpływać mogą pewne bodźce desynchronizujące, które nie wpływają na zegar główny. Brnąc dalej w ten przyczynowo-skutkowy ciąg, można z tego wywnioskować, że na rytmiczność i czas procesów fizjologicznych w tych konkretnych tkankach wpływać też mogą właśnie niezależne sygnały pochodzące z otoczenia.

Pojedyncze komórki kontaktują się z centralnym zegarem mózgu, ponieważ reaguje on na cykle światła i ciemności, ruchy ciała oraz cykle jedzenia i postu. Mózg koordynuje i planuje określoną aktywność związaną ze środowiskiem za pomocą tych sygnałów.

Pierwszy indywidualny zegar komórkowy w ewolucji został opracowany w bakteriach dwa miliardy lat temu i opierał się na dostępności słońca. Oprócz umożliwienia tym bakteriom wytwarzania energii poprzez fotosyntezę, promienie słoneczne rozbijają DNA. Jednocześnie większość napraw DNA komórkowego ma miejsce, gdy słońce jest jasne. Pierwszy zegar umożliwił drobnoustrojom planowanie z wyprzedzeniem zasobów na naprawę DNA, gdy słońce było najjaśniejsze.

Mimo że wskazówki zegara biologicznego ustawia nam światło, funkcjonuje on nieustannie także
w nocy. Głęboko w mózgu, w części zwanej podwzgórzem, znajduje się skupisko ok. 10 tys. komórek nerwowych. Tworzą tzw. jądro nadskrzyżowaniowe – odmierza ono upływ czasu, co sprowadza się do wytwarzania białek zawiadujących głównymi rytmami ciała w ciągu całej doby. Ta skomplikowana maszyneria, z której na ogół nie zdajemy sobie sprawy, potrafi trafnie ocenić, czy trwa dzień, czy zapadła noc. O godz. 22 skóra najdotkliwiej swędzi, późnym wieczorem nasilają się objawy astmy (wzrasta poziom histaminy), między trzecią a czwartą nad ranem temperatura ciała osiąga swoje minimum 36,1 st. C. Tuż przed piątą u mężczyzn zaczyna się podnosić poziom testosteronu, rośnie ciśnienie krwi i poziom glukozy, spada natomiast ilość melatoniny.

Odporność organizmu też zależy od pory dnia.Z badań specjalistów Yale University School of Medicine wynika, że podobnie jest z naszą odpornością. Podejrzewano to już wcześniej, ale dopiero teraz udało się wyjaśnić jaki jest tego mechanizm. Amerykanie podczas eksperymentów na myszach wykazali, że na sprawność systemu immunologicznego wpływa białko TLR9: im wyższy był jego poziom, tym większą odporność wykazywał ich organizm. Jego stężenie zależało od pory dnia. Prof. Erol Fikrig wraz ze swym zespołem wykazał to na przykładzie sepsy, ogólnoustrojowego stanu zapalnego wywołanego zakażeniem. U myszy postęp tej choroby zależał zarówno od pory dnia, jak i od poziomu białka TLR9.

Podobną zależność zaobserwowano również u ludzi: najwięcej zgonów chorych na sepsę obserwuje się zwykle między 2.00 a 6.00 nad ranem.

Mechanizmy i sygnały zegarowe są złożone i nie zostały jeszcze w pełni poznane. Niedawno odkryto mechanizm w jelitach, który koordynuje cykle dwóch komórek. Przyjazne drobnoustroje żyjące
w pobliżu komórek jelitowych poruszają się zgodnie z harmonogramem – o mikrometr w lewo, potem w prawo i z powrotem. Sygnały tam i z powrotem z każdej pozycji utrzymują drobnoustroje
w synchronizacji z rytmami komórkowymi pobliskiej wyściółki jelita.

Kiedy tkanka nie może zsynchronizować się z centralnymi mechanizmami mózgu, może wystąpić choroba. Jedną z kwestii, którą należy się zająć, jest nasza kultura internetowa działająca 24 godziny na dobę, siedem dni w tygodniu, która nie zwraca uwagi na rytmy odpowiadające światłu dziennemu, które utrwaliły się w naszej odległej ewolucji. Gorączkowe tempo życia na pewno nie służy zdrowiu, ale trudno oczekiwać tu jakiejś zmiany, skoro trzeba przecież pracować, wychowywać dzieci, zajmować się domem i jeszcze znajdować czas na przyjemności. Doba dla wielu jest za krótka.