Il fenomeno che comunemente chiamiamo "orologio biologico" è un ritmo fisiologico naturale, chiamato ritmo circadiano, che in sostanza è un ciclo interno all'organismo che si ripete ogni 24 ore circa e ci permette, grazie a variazioni di livelli proteici e di altri fattori sia interni che esterni, di tenere conto del tempo anche quando dormiamo. È il fenomeno responsabile di alcuni eventi che accadono praticamente a tutti, come il fatto che quando siamo in vacanza ci svegliamo comunque presto al mattino come durante i giorni lavorativi.
Cosa si intende con "ritmo circadiano"
Il ritmo circadiano ha una periodicità di 24 ore, proprio come quella giornaliera: deriva infatti dal latino circa dies, che significa "intorno al giorno". In verità, si tratta di più orologi giornalieri, che seguono ritmi diversi ma connessi, come quello della temperatura corporea (ecco perché la febbre andrebbe misurata la sera!) ma anche il già citato ritmo sonno/veglia, la sensazione di fame, il metabolismo e tanti altri cicli che non vediamo, come quello della pressione arteriosa e la frequenza cardiaca, che variano durante la giornata con precise oscillazioni. L'orologio biologico ha quindi un ruolo chiave nel coordinare tutti questi cicli interni in funzione del tempo.
Per esempio, il ritmo circadiano è la nostra "sveglia naturale" che a volte ci fa aprire gli occhi proprio qualche minuto prima che il nostro telefono cerchi di svegliarci. Esiste un vero e proprio orologio biologico – e non è una credenza – che regola non solo il ciclo sonno/veglia, ma anche moltissime altre funzioni indispensabili per la nostra sopravvivenza, come per esempio il senso di appetito, che fa sì che forniamo giornalmente al nostro corpo i nutrienti di cui ha bisogno.
L'orologio biologico ha una periodicità di 24 ore, proprio come quella giornaliera, ed è per questo che viene chiamato ritmo circadiano, dal latino circa dies, che significa "quasi un giorno". In verità, si tratta di più orologi giornalieri, che seguono ritmi diversi ma connessi, come per esempio la temperatura corporea – ecco perchè la febbre va provata la sera! – il già citato ritmo sonno/veglia, la sensazione di fame, il metabolismo e tanti altri cicli che non vediamo, come quello della pressione arteriosa e la frequenza cardiaca, che variano durante la giornata con precise oscillazioni
Come funzionano i ritmi circadiani?
Ma com'è possibile questa ciclicità? Come fa effettivamente il nostro corpo a capire che sono le 7 e dobbiamo svegliarci, oppure che sono le 13 e quindi è il caso di iniziare ad avere fame?
In genere, un ritmo circadiano è costituito da tre componenti fondamentali:
- l'input, che consiste in uno o più segnali esterni che connettono il nostro ritmo interno con quello esterno – l'esempio più concreto di input è proprio la luce del Sole;
- il vero e proprio orologio biologico, cioè il ritmo oscillatorio che ha ogni cellula del nostro corpo;
- l'output, cioè l'effetto di questo ciclo di cui noi umani facciamo effettivamente esperienza, come l'alternanza sonno/veglia, il senso di fame, il ciclo ormonale e la variazione di temperatura corporea giornaliera.
Nella sostanza, quello che accade è una variazione dei livelli di specifiche proteine e di espressione genica (RNA) e metabolica.
Una volta stabilizzati, i ritmi circadiani hanno una certa "autonomia", cioè anche variando le condizioni ambientali – come nel caso delle foglie di De Mairan – il ritmo si mantiene per un certo lasso di tempo. Si pensi per esempio al jet lag: viaggiando in Stati con fusi orari differenti, il ritmo luce/buio cambia ma per i primi giorni il nostro organismo non riesce a sincronizzarsi, perché abituato ad un altro ritmo luce/buio. Dopo qualche giorno, tuttavia, ci abituiamo al nuovo fuso orario. Questo perché il nostro orologio biologico è in grado di autoregolarsi e riallinearsi all'ambiente esterno grazie ai vari input.
Non solo gli esseri umani
Un fatto incredibile è che i ritmi circadiani non sono presenti solo nei mammiferi, ma anche in esseri viventi molto distanti da noi, come piante, batteri, funghi e insetti. Una delle prime osservazioni di questo fenomeno biologico risale infatti al 1729, quando l'astronomo francese Jaques De Mairan osservò che le foglie si aprono e chiudono con periodicità giornaliera anche in assenza di luce, e ne dedusse che le piante dovevano avere una qualche capacità endogena – cioè interna – di misurare il tempo.
Questo è il risultato della forte pressione selettiva del ciclo giorno/notte – o meglio luce/buio – che è presente sul nostro pianeta e che influisce molto sulle caratteristiche delle cellule degli esseri viventi. Una dimostrazione di questo fatto è che c'è una vegetazione diversa in Lapponia rispetto all'Italia o all'Ecuador, questo perché a seconda del parallelo terrestre a cui ci troviamo si hanno un numero differente di ore di luce e di buio, oltre che a diverse condizioni ambientali.
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