Ritmi biologici giornalieri, di Roberto Vacca 18/03/2023 – L’Orologio
Ogni 23 ore, 56 minuti e 4 secondi, la Terra compie un giro attorno al proprio asse. Si alternano giorno e notte. Cambiano temperature, umidità, venti, . pressione atmosferica, alimenti disponibili dalle piante. Animali e piante hanno un loro temporizzatore interno che governa la loro fisiologia e il loro comportamento e li modifica in anticipo rispetto alle citate variazioni del ciclo giornaliero in modo da ottimizzare le loro condizioni di vita. Questi ritmi interni si chiamano [dal latino circa (“intorno a”) e dies (“giorno”)] circadiani. Hanno durate diverse per: batteri, alghe, funghi, piante, insetti, crostacei, vertebrati, rettili, mammiferi.
I periodi dei ritmi circadiani a seconda delle specie biologiche, tendono a variare fra 22 e 25 ore, misurate con animali e piante tenuti nell’oscurità, ma vengono ri-sincronizzati dalle variazioni della luce solare. L’occhio dei pesci impiega circa 20 minuti a riacquistare la sua funzionalità dopo l’oscurità della notte. Il processo di adattamento parte, quindi, in anticipo rispetto all’alba in modo da evitare tempestivamente i predatori e localizzare le prede. Le api cominciano le loro attività di ricerca del nettare (cui si accompagnano le funzioni di impollinazione) in sincronia con l’apertura dei fiori.
Molti dei nostri geni sono attivati e disattivati a tempo e governano le evoluzioni di enzimi, grassi, proteine, acidi nucleici, metabolismo, processi di distribuzione dell’energia nell’economia cellulare, riparazione e riproduzione delle cellule. Il nostro cervello anche nelle ore di sonno, consolida le nostre memorie. Si chiama “cronoterapia” la scelta dell’ora del giorno più appropriata per somministrare certe medicine. Le statine, che regolano la biosintesi del colesterolo riducendo la produzione di lipoproteine a bassa densità, sono più efficaci di notte. La chemioterapia mira ad eliminare cellule cancerose che si suddividono velocemente, ma elimina anche altre cellule a suddivisione rapida, ad esempio i follicoli piliferi, con conseguente perdita dei capelli. I ritmi circadiani dei 2 tipi di cellule sono diversi. si può così temporizzare la terapia con effetto massimo sulle cellule cancerose e minimo sulle altre.
Al mattino la velocità e la potenza prodotta dalle contrazioni dei nostri muscoli sono più limitate di quanto siano più tardi nelle varie ore della giornata. Lo sanno bene gli sportivi che devono programmare le ore delle gare cui partecipano. Alcuni tennisti che in viaggi aerei per partecipare a campionati tagliano rapidamente parecchi fusi orari, dedicano anche una settimana al riadattamento in aree di longitudine molto diversa da quella della loro residenza abituale. Non ci rendiamo nemmeno conto di questi e di molti altri processi fisiologici periodici del nostro corpo. Solo in anni relativamente recenti abbiamo avuto a disposizione strumenti di misura accurati, economici e di facile impiego con cui quantificare l’andamento delle nostre funzioni corporee.
Galileo Galilei misurava i tempi di oscillazione dei pendoli costituiti dalle lanterne appese nel duomo di Pisa contando le pulsazioni del suo cuore che, per brevi tratti di tempo considerava giustamente uniformi. Oggi sappiamo bene che la frequenza cardiaca di un uomo in buona salute e a riposo varia fra 50 e 80 pulsazioni al minuto. La sua pressione sistolica può variare fra 70 e 140 mm/Hg e la sua temperatura corporea fra 36°C e 37,5°C.
Le differenze individuali sono notevoli e lo sono anche quelle rilevate a distanza di tempi anche brevi per una stessa persona. Chi resta sveglio e operativo fino a tarda ora, tende, in genere, a dormire fino a tardi e, specie dagli anglofoni, viene chiamato “gufo” (owl). Chi si corica presto e si sveglia presto senza sforzo, viene chiamato “allodola” (lark).
Piante come la soia che fioriscono in autunno, quando si sta accorciando la durata del giorno, vengono chiamate “piante dei giorni corti”. Quelle che fioriscono in primavera, quando la durata del giorno sta crescendo, si chiamano “piante dei giorni lunghi”. Altre piante, fra cui riso, orzo e cetrioli, non sono sensibili alla durata della luce solare e sono dette “neutre”.