1. Біологічні ритми в живих системах

Інтерес до біологічних ритмів людина проявляла, напевно, протягом усієї своєї історії. Періодичність сну і неспання, зміна рослинності у різні часи року, сезонні міграції птахів і тварин, життя яких знаходилось у прямій залежності від явищ оточуючої природи, не могли не привернути увагу первісної людини. Поступово накопичувалися емпіричні знання про періодичність у живій та неживій природі і про причини, що її обумовлюють. Ще два з половиною тисячоліття тому давньогрецький поет Архілог писав: “Пізнай, який ритм володіє людьми.” І люди накопичували ці знання й робили спроби знайти причинно- наслідкові зв'язки між процесами в неживій природі, що повторюються, та долею людини.

Збереглося безліч історичних свідчень про страшні епідемії й пандемії різних інфекційних хвороб (чуми, холери, енцефаліту), що спустошували цілі країни і мали тенденцію до періодичного поновлення. Було помічено, що поширення епідемій практично завжди супроводжується землетрусами, повенями, засухами, неврожаями, підсиленням вулканічної активності та іншими стихійними лихами. Історики й письменники, очевидці природних катастроф, які жили у різних країнах і в різний час, одностайно відзначали, що сильне "бродіння" у неживій природі майже неодмінно супроводжується поширенням "морових навіювань" серед людей. Скоріше всього, саме звідси давня медицина почерпнула переконання, що хвороби людини знаходяться під безпосереднім впливом небесних, чи, як ми говоримо нині, космічних сил, завдяки їхньому потужному таємничому впливові. Спостерігалися збіги в часі небесних і земних явищ. Наприклад, виникнення сонячних плям або полярних сяйв у роки природних катастроф були настільки часті, що у багатьох народів формувалася віра у "знамення".

Проте, виявлений зв'язок явищ не був пустою грою фантазії. Цікаво, що "системи передбачень" в усіх народів і у всі часи були напрочуд схожі. Для давнього китайця, російського літописця, гала і монгола дивне забарвлення небосхилу, стрілчасті хмари, промені, розлогі стовпи полярних сяйв, хитання грунту, плями на Сонці або кола біля нього незмінно передували настанню лиха. Так, у Патріарших літописах 6874 року занотоване наступне повідомлення: "Бисть знаменню на небеси. Того же літа бисть мор великий у граді Москві. Того же літа бисть мор на Вологді велик зело. Того же літа бисть мор у Литві зело. Того же літа бисть сухмень і спека велика і глад великий по всій Землі".

Стародавні мислителі робили спроби пояснити взаємозв'язок між змінами у неживій природі і процесами, що протікають у біологічних системах. їхні погляди, з позиції сучасної науки, є наївними, але сутність їх залишається правильною. Вона зводиться до того, що жива і нежива природа на Землі являє собою одне нероздільне ціле і що ритмічність у живій природі породжена силами неживої.

Наука, яка займається вивченням біологічних ритмів (хронобіологія), сформувалася у самостійну галузь біології лише в другій половині двадцятого сторіччя, хоча і стверджувала своє давнє походження ще від Гіппократа. Вона була прийнята як рівноправна серед інших наук навесні 1969 року в американському місті Колдспринг- Харбаре на міжнародному симпозіумі, присвяченому дослідженню ритмів у живих системах. Науковий напрям у біології, який займається дослідженням біологічних ритмів, називається біоритмологією. Її бурхливому розвитку значною мірою сприяло освоєння людиною космосу. Вже перші тривалі космічні польоти показали, що порушення добової ритмічності призводить до погіршення стану організму космонавтів. На сьогоднішній день біоритмологія має великий експериментальний матеріал, котрий дозволяє стверджувати, що будь-яка біологічна система певним чином організована не тільки у просторі, але й у часі (основний принцип біоритмологїі). Виникнення ритмів у живих системах визначається вже тим, що зворотний зв'язок, який лежить в основі механізмів саморегулювання, неминуче породжує коливні процеси.

У нинішній час виявлена надзвичайна різноманітність біологічних ритмів на різних рівнях організації живого – починаючи з молекулярного і закінчуючи біосферним. Ритми є у мікроорганізмів, грибів, рослин, тварин.

Ритмічність виявляється навіть у спалахах епідемій грипу – вірусного захворювання А.Л.Чижевський простежив синхронізацію епідемій грипу із змінами сонячної активності протягом 500-річного періоду. Він дійшов висновку, що в середньому період грипозних епідемій рівний 11,3 року, що їхня тривалість у кожному 11 -річному сонячному циклі рівна в середньому 4 рокам і що епідемії мають тенденцію починатися за два-три роки до максимуму сонячної активності або за два-три роки після неї.

Біологічні ритми звичайно не мають строгої періодичності, оскільки вони є результатом взаємодії різноманітних абіотичних і біотичних факторів з процесами, що забезпечують підтримання гомеостазу в організмі, популяції або біоценозі. Такі нестрого періодичні процеси називають квазіперіодичними (майже періодичними). Біологічний ритм - це повторюваність деякої події у біологічній системі через більш-менш регулярні проміжки часу. Поняття "біологічний ритм" надто розпливчасте, а тому може бути застосоване до різноманітних явищ, що базуються на зовсім різних внутрішніх механізмах. Механізми, що лежать в основі прояву ритмічності в біологічних системах і дозволять живим організмам з достатньою точністю вести відлік часу, називаються біологічними годинниками. Напевно, в біології немає іншого настільки ж універсального явища, про яке ми знали б так мало, як про "біологічні годинники".