생물 시계
생물 시계(정물 치워 있어, biological clock[1][2])와는, 생물이 선천적으로 갖추고 있다고 생각할 수 있는 시간 측정 기구[3][1].체내시계(싶다 우물 괘선)[3][2], 생리 시계(physiolosical clock) 고도 말하는[1].생물의 수면이나 행동의 주기에 영향을 준다.포유류로는 뇌의 시 교차상핵에 의한다고 보이고 있다.잘 알려진 생물 시계에 대략의 날짜 리듬이 있다.
목차
개설
생물 시계와는, 생물이 선천적으로 갖추고 있다고 생각되는, 시간을 측정하는 구조이다. 생물 시계는 통상, 사람의 의식에 오를 것은 없다.그러나 수면의 주기나 행동 등에 큰 영향을 미치고 있어 야행성・주행성의 동물의 행동도 생물 시계로 제어되고 있다.예를 들면 식이의 전에 위산이나 분해 효소가 미리 준비되지만, 이것들도 생명 시계에 의하는 것으로, 생명 시계는 개체의 능력을 최대한으로는 발휘시키는에 불가결한 것이다.또, 곤충으로는 활동시간에 시간차이를 가져오는 것으로 한정된 공간을 공유해, 동종의 이성과의 만남의 기회를 늘리는 등 동물의 생존에 있어서 중요한 「시간적 공존해」와「행동의 시간 배분」을 실시하고 있는(오카야마 대학 토미오카 켄지)[4].
새가 이동을 할 때에 태양의 위치를 보고 방위를 정할 수 있는 것(태양 컴퍼스)등에서도 생물 시계가 확실히 존재하고 있는 것이 알려져 있는[1][5].그 밖에도 꿀벌이 외계로부터 멀어져 햇빛도 들어가지 않는 둥지안에서 동료에게 꿀의 방향을 동료에게 댄스로 알리는 방법도, 그 때 각으로의 태양의 방위를 규준으로 하고 있으므로, 거기에도 시계 기구가 개재하고 있으면 상정되는 것인[2].또, 식물의 화・아의 형성이 긴 낮에 지배되는 현상도, 시계 기구와 밀접한 관계가 있는[2].
1960년무렵부터 생물 시계에 대한 생물학자의 관심이 높아져 온[2].일본에서도 같이로, 1970년대에 연구가 활발하게 되어 생물 리듬 연구회가 태어나 1990년대에 일본 시간 생물학회로 발전했다.
대략의 날짜 리듬
생물 시계는 얼마든지 알려져 있지만, 예를 들어 서커디안리듬(대략의 날짜 리듬), 광주기성(광주성)등이 있는[5].주기는 짧은 것으로부터 긴 것까지 여러가지 있어[2], 짧은 주기의 것으로는, 산화 환원 조효소의 환원도의 주기 변화에 의한 초・분단위의 것, 또 심장의 박동, 뇌파, 등이 있어[2], 주기의 긴 것으로는, 새의 이동・생선의 유람・식물의 개화 등에 볼 수 있도록(듯이) 계절 단위( 연단위)의 것도 있는[2].하지만 주기성의 것 뿐만이 아니라, 일정시간의 경과만을 나타내는 「타이머형 생물 시계」(모래시계형 생물 시계)로 불리는 것도 있는 것이 알려져 있는[1].
특히 잘 알려져 있는 것은 일주의 기구인[2].동물・식물을 자연 환경으로부터 떼어내, 시간대에 변화하지 않는 정상빛의 아래에서 두어도, 동물의 배출물질의 농도는 일주 리듬을 나타내는 것이 많은 일등에서 동식물에는 시계 기구가 내재 하고 있는 것이 알고 있는[2].다만 그 기구가 어디에 어떠한 형태, 구조로 존재하고 있는지에 대해서는 자세한 것은 알지 않은[2].다만 생물의 체내의 일주 리듬 기구는 정확하게 24시간 주기에 움직이고 있는 것은 아니다.(많은 경우) 조금씩 늦을 방향으로 어긋나고 있다.그렇게 말한 것으로 「서커디안리듬(circadian rhythm)」 「대략의 날짜 리듬」이라고 부르고 있는 것으로 있는[2].자연계에 살아 있는 생물은, 일조의 유무에 의한 명암, 주・야가 있으므로, 그것을 이용해 생물 시계의 차이를 보정하고 있는[2].
생물의 생명 시계는 환경의 영향을 차단해도 약 24시간 주기의 리듬을 계속할 수 있다.이것은 래트의 실험으로 일정 조건의 온도, 밝기의 아래에서 온도나 밝기의 정보로부터 시간을 판단할 수 없게 길러도 24시간 주기의 생활 리듬이 확인되고 있는[4].
생물 시계의 장소
생물 시계의 존재 장소는, 동물에 따라서 달라, 포유류로는 좌우의 시신경이 교차하는 부위의 조금 위의 시 교차상핵에 존재한다.시 교차상핵이 파괴된 래트로는 24시간의 밤낮의 리듬이 없어지지만, 그 이외가 눈에 띈 장해는 볼 수 없었다.이것으로부터 시 교차상핵이 생명 시계로서 특화해 기능하는 기관이라고 생각할 수 있는[4].
생명 시계의 구조
생물 시계의 기능은, 생물 시계를 담당하는 기관의 하나하나가 보유하고 있어, 그 내부에서 생성되는 단백질이 진자의 역할을 이루어 있지만, 세포내의 화학반응의 하나하나는 겨우 몇분 정도로 종료한다.이 진자의 역할을 담당하는 단백질은 시계 유전자가 만들어 내고 있어 이 단백질이 증가하면 자신과 같은 단백질이 너무 증가하지 않게, 단백질을 만드는 시계 유전자의 기능을 억제한다.즉, 단백질이 세포내에 증가해 오면 단백질이 감소할 방향으로 반응이 진행되어, 단백질이 감소하면 단백질은 증가할 방향으로 반응한다.이것을 「부의 피드백 기구」라고 한다.이 기능에 의해, 생물은 세포내의 단백질이 약 24시간 주기에 증감(진동)하는 것으로 시계의 역할을 이루어 있다.이 생명 시계의 메커니즘은 곰팡이로부터 사람까지 진핵생물에게 공통된 것인[4].
각주
관련 항목
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