שעון צירקדי

שעון צירקדי, או מתנד צירקדי, הוא שעון ביולוגי מחזורי עם מופע יציב, המסונכרן עם היממה השמשית.

ביונקים, "שעון העל" הביולוגי המכתיב את המקצבים המחזוריים בתפקודים הפיזיולוגיים נמצא בגרעין העל תצלובתי שבהיפותלמוס. שעון זה מכתיב על רקמות הגוף מקצב מחזורי של קרוב ל- 24 שעות, אבל לא בדיוק. כדי להתאים את מקצבי הגוף ליממה, קימים מנגנונים המשתמשים באותות חיצוניים שיש להם מחזוריות ביממה כדי לווסת את זמן המחזור. אותות אלה נקראים צייטגבר. שעונים צירקדיים מסונכרנים פנימיים מאפשרים לרוב היצורים החיים להיות מוכנים לשינויים סביבתיים יום יומיים, הקשורים למחזור היום והלילה ולשנות את הביולוגיה וההתנהגות שלהם בהתאם.

המונח צירקדי מקורו במילה הלטינית circa (בעברית: בערך) ו-dies (בעברית: יום), שכן בהיעדר רמזים חיצוניים (כגון אור סביבתי) המחזור אינו נמשך 24 שעות בדיוק. בבני אדם, למשל, בתנאי ניסוי  של תאורה נמוכה וקבועה, אורך המחזור הביולוגי יהי בממוצע כ-24.2 שעות, ולא 24 שעות בדיוק. 

שעון הגוף הרגיל, ה"שעון הביולוגי", נמשך פרק זמן של 24 שעות בדיוק כאשר הוא מקבל מספיק אותות תיקון, צייטגברים, מהסביבה. הצייגבר העיקרי הוא חילופי התאורה בין היום והלילה. שעונים צירקדיים הם המנגנונים המרכזיים המניעים את המקצבים הביולוגיים, והם בנויים משלושה מרכיבים עיקריים:
 קוצב תאי מרכזי, בעל זמן מחזור קרוב ל-24 שעות. 
 סדרה של מסלולי קלט לקוצב המרכזי הזה, כדי לאפשר סחף של השעון והתאמת המקצב ליממה;
 סדרה של מסלולי פלט הקשורים לשלבים שונים של הקוצב, המווסתים מקצבים ברורים בביוכימיה, פיזיולוגיה והתנהגות בכל יצור חי.

השעון מתאפס כאשר אורגניזם חש ברמזי זמן סביבתיים, שהעיקרי שבהם הוא אור. שעונים צירקדיים נמצאים בכל מקום ברקמות הגוף, שם הם מסונכרנים על ידי אותות פנימיים וחיצוניים כאחד, כדי לווסת את הפעילות הקבועה לאורך היום באופן המתאים לרקמות הספציפיות. השעון הצירקדי שזור ברוב התהליכים המטבוליים התאיים והוא מושפע מהזדקנות היצור החי.  המנגנונים המולקולריים הבסיסיים של השעון הביולוגי הוגדרו במינים בעלי חוליות, תסיסנית המחקר, צמחים, פטריות, חיידקים, וככל הנראה גם בארכאונים .

בשנת 2017, הוענק פרס נובל לפיזיולוגיה או רפואה לג'פרי סי הול, מייקל רוסבאש ומייקל וו. יאנג "על גילוייהם של מנגנונים מולקולריים השולטים בקצב הצירקדי" בזבובי פירות.

האנטומיה של הקוצב המרכזי בחולייתנים 

בחולייתנים, השעון הצירקדי העליון הוא הגרעין העל-תצלובתי (suprachiasmatic nucleus, SCN), צבר דו צדדי של כ - 20,000 תאי עצב הנמצא בהיפותלמוס. ההיפותלמוס הוא אזור מוחי קטן היושב מעל הצטלבות עצבי הראיה (optic chiasm), והוא מעין ה"מפקדה ההורמונלית העליונה" שבמוח. הגרעין העל-תצלובתי מקבל קלט מקבוצה של תאי גנגליון ברשתית המבטאים פוטו-פיגמנט מיוחד, ובאמצעותם מועבר המידע על שינויי התאורה הסביבתית לשעון. הגרעין העל-תצלובתי מוציא את הפלט שלו למרכזים אחרים בהיפותלמוס ולבלוטת האצטרובל (pineal gland), לווסת הפרשת הורמונים כמו קורטיזול ומלטונין. ההורמונים האלה מופרשים למחזור הדם, ומווסתים השפעות של השעון על רקמות בכל גוף האורגניזם.

ראה גם 
הערך "שעון ביולוגי" בוויקיפדיה. 

השעונים הטבעיים של בעלי החיים, מכון דוידסון. 

כיצד התאים שלנו יודעים מה השעה? מאמר ב frontiers for young minds.

קישורים חיצוניים

הערות שוליים 

כרונוביולוגיה