Учёные нашли универсальный спектр периодов в флуктуациях температуры тела млекопитающих и птиц
21.01.2021
Что связывает мышей, лесных канареек и белогрудых ежей? Учёные ИТЭБ РАН провели анализ динамики внутрибрюшной температуры тела этих столь разных представителей фауны и обнаружили удивительную закономерность. Во временных рядах флуктуаций температуры тела найдены периоды, совпадающие с универсальным спектром периодов, впервые найденным во временных рядах флуктуаций скорости альфа-распада. Это позволило поставить вопрос о едином внешнем источнике синхронизации биоритмов живых систем. Новые результаты экспериментальных работ опубликованы в журнале «Bulletin of Experimental Biology and Medicine»
Одним из объектов многолетних исследований лаборатории физической биохимии ИТЭБ РАН являются флуктуации в различных природных системах. Важным результатом этих исследований последних лет стало создание нового компьютерного метода анализа временных рядов – локального фрактального анализа методом всех сочетаний. Учёные, применяя вышеназванный метод к анализу большого массива временных рядов флуктуаций в процессах различной природы, нашли общий для них спектр периодов, что позволило выдвинуть предположение об универсальности этого спектра и, возможно, наличии единого механизма, приводящего к его формированию.
«По мере изучения флуктуаций различной природы, мы шаг за шагом пришли к выводу, что одним из самых удобных объектов для подобного рода исследований является радиоактивный распад, в частности, один из самых стабильных и безопасных его видов – альфа-распад. В флуктуациях интенсивности альфа-распада нам удалось обнаружить устойчивый спектр периодов, который, как оказалось, совпадает с собственными колебаниями Земли, как классическими, так и сейсмогравитационными. Мы стали смотреть публикации, в которых изучались периоды в флуктуациях, и с удивлением обнаружили, что флуктуации самой разной природы содержат те же периоды, что и спектр, найденный для альфа-распада. Так возникла гипотеза об универсальности этого спектра»,- рассказывает один из авторов статьи, старший научный сотрудник ИТЭБ РАН Виктор Панчелюга.
Далее ученые провели исследование динамики внутрибрюшной температуры тела в 10-120 минутном диапазоне периодов у непохожих друг на друга животных: самцов мышей и небольших певчих птичек - обыкновенных зеленушек, известных как лесные канарейки (результаты этого эксперимента как раз опубликованы в «Bulletin of Experimental Biology and Medicine»). Оказалось, что в суммарных спектрах температуры тела у них присутствует одинаковый набор основных гармоник, совпадающий с найденным ранее универсальным спектром. Следом аналогичный анализ был выполнен для двух видов млекопитающих – лабораторных мышей и белогрудых ежей, а также двух видов птиц – обыкновенной зеленушки и японского перепела. Эти представители живой природы имеют разную массу тела и соответственно сильно различающийся уровень основного обмена, но и в этом случае был обнаружен тот же универсальный спектр. Это позволило ученым утверждать, что динамика температуры тела исследуемых видов в 10-120 минутном диапазоне периодов отражает влияние некоего внешнего биотропного фактора среды.
«Мы сравнивали совершенно разные биологические объекты, которые пространственно находились далеко друг от друга и, по сути, никак не должны были коррелировать. Но раз корреляция обнаружена, значит, существует какой-то внешний фактор, который заставляет животных синхронизироваться», - поясняет Виктор Панчелюга.
Важным результатом стало то, что найденный в результате экспериментов спектр периодов совпал с периодами, известными в биофизике как околочасовые ритмы (ОР). Такие ритмы характерны для самых разных биологических систем: от клеточных до организменных. Принято считать, что ОР обусловлены «внутренними», «биологическими» причинами, многие из которых детально изучены. Но факт совпадения ОР с универсальным спектром периодов заставил авторов поставить вопрос о причинах такого совпадения и механизмах возможных внешних влияний, проблеме биологических часов и их возможных внешних синхронизаторах.
Авторы полагают, что результаты их исследований по данной теме в перспективе откроют возможности для немедикаментозного лечения ряда патологических состояний, связанных с нарушением ультрадианной ритмической организации нервной и эндокринной систем человека.
Источник: M Е. Diatroptov, V.A. Panchelyuga & M.S. Panchelyuga. Body Temperature Dynamics in Small Mammals and Birds in 10-120-min Period Range. Bulletin of Experimental Biology and Medicine volume 169, pages765–770(2020). https://link.springer.com/article/10.1007/s10517-020-04974-8
На фото: старший научный сотрудник Лаборатории физической биохимии Виктор Анатольевич Панчелюга
Материал подготовила: Наталья Быкова
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru