Circadian fördel

En cirkadisk fördel är en fördel som uppnås när en organisms biologiska cykler är i samklang med dess omgivning. Det är inte ett väl studerat fenomen, men det är känt att det förekommer i vissa typer av cyanobakterier , vars endogena cykler, eller dygnsrytm , "resonerar" eller är i linje med sin miljö. Det är känt att det också förekommer i växter, vilket tyder på att alla organismer som kan anpassa sina naturliga tillväxtcykler med sin omgivning kommer att ha en konkurrensfördel jämfört med de som inte gör det. Circadian fördel kan också syfta på att idrottslag får en fördel genom att acklimatisera sig till den tidszon där en match spelas.

I organismer

I samband med bakteriella dygnsrytmer , specifikt i cyanobakterier , hänvisar dygnsfördelar till den förbättrade överlevnaden av stammar av cyanobakterier vars endogena cykler "resonerar" eller är i linje med den miljömässiga dygnsrytmen . Tänk till exempel en stam med en frilöpningsperiod (FRP) på 24 timmar som är samodlad med en stam som har en frilöpningsperiod (FRP) på 30 timmar i en ljus-mörkercykel på 12 timmar ljus och 12 timmar mörker (LD 12:12). Stammen som har en 24-timmars FRP kommer att konkurrera ut 30-timmarsstammen över tiden.

Konkurrensstudier i växter ger ett annat exempel på dygnsfördelar. Dessa studier har visat att en endogen klocka som resonerar med miljöcykler leder till en konkurrensfördel i Arabidopsis thaliana . Experiment med mutanter med vildtyp, kort dygnsperiod och mutanter med lång dygnsperiod visade att växter med en dygnsperiod som är optimalt synkroniserad med omgivningen växte snabbast. Samma studie visade också att fotosyntetisk kolfixering var direkt korrelerad till "cirkadisk resonans". En annan studie upptäckte att gener involverade i fotosyntetiska reaktioner av A. thaliana är under klockkontroll. mRNA som kodar för klorofyllbindande proteiner och enzymet protoporfyrin IX magnesiumkelatas involverat i klorofyllsyntesen cyklade. Den "cirkadisk resonans" ökningen av produktiviteten kan uppstå från lämplig förväntan om soluppgång och solnedgång, vilket möjliggör snabb syntes av ljusuppsamlande komplexa proteiner och klorofyll. Därför stödjer konkurrensfördelen hos A. thaliana ytterligare tanken att förutseende om miljöförändringar leder till förbättrad kondition.

Rhodopseudomonas palustris är ett annat exempel på fördelen med att ha ett biologiskt tidsystem som interagerar med miljöcyklerna. Medan den enda prokaryota gruppen med en välkänd dygnsrytm tidsmätningsmekanism är cyanobakterierna, har nyliga upptäckter som involverar R. palustris föreslagit alternativa tidtagningsmekanismer bland prokaryoterna. R. palustris är en lila icke-svavlig bakterie som har KaiB- och KaiC- gener och uppvisar adaptiv kaiC -beroende tillväxt i 24-timmars cykliska miljöer. Emellertid R. palustris visa en dålig självförsörjande inneboende rytm, och kaiC -beroende tillväxtförstärkning var inte närvarande under konstanta förhållanden. R. palustris -systemet föreslogs som en "proto" dygnsrytm tidmätare som visar vissa delar av dygnssystem ( kaiB och kaiC homologer), men inte alla.

På samma sätt stöder forskning om de endogena dygnsrytmen tidsmätningsmekanismer hos möss ytterligare att "dygnsrytmresonans" är evolutionärt adaptiv. En studie jämförde särskilt konditionen hos vildtypsmöss med mutantmöss som hade en kort frilöpande dygnscykel. Dessa möss hade en mutation i kaseinkinas 1Ɛ-genen, som kodar för ett enzym som är integrerat i kontrollen av dygnscykelns längd. En blandad grupp av vildtyps- och mutantmöss släpptes sedan i en utomhus experimentell inhägnad och efter en tidsperiod på fjorton månader övervakades mössen. Vildtypsmössen både överlevde längre och förökade sig i högre hastighet än mutantmössen. Faktum är att den muterade genotypen var starkt selekterad mot, vilket antyder naturligt urval mot de genotyper som är resonanta med den naturliga LD-cykeln.

Det är möjligt att dygnsklockor spelar en roll i tarmmikrobiotans beteende. Dessa mikroorganismer upplever dagliga förändringar korrelerade med dagliga ljus/mörker och temperaturcykler. Detta sker genom beteenden som att äta rytmer på en daglig rutin (konsumtion på dagen för dagaktiva djur och på natten för nattdjur). Närvaron av en daglig tidtagare kan ge dessa bakterier en konkurrensfördel gentemot andra. Genom att låta bakterierna känna av resurser som kommer från värden för att förbereda och metabolisera dem snabbare. Det finns bakterier som har dagliga tidtagare, och det kan vara möjligt att mikrobiotan har endogena klockor som kommunicerar med värdens biologiska klockor. Till exempel, om det finns vissa tidsbevarande egenskaper hos mikroorganismerna i tarmarna, kan det vara möjligt att de kan påverka värdens dygnsrytm. En endogen klocka kan finnas i vissa mikrobiella arter, och närvaron av en sådan inneboende tidtagare kan vara fördelaktig både i tarmen (som upplever dagliga förändringar i näringstillgänglighet) och miljön utanför värden (som upplever dagliga cykler av ljus och temperatur).

I sporten

Inom tävlingsidrott är en dygnsfördel ett lags fördel gentemot ett annat på grund av dess relativa grad av acklimatisering till en tidszon kontra deras motståndare. Även om detta koncept utforskades av forskare vid Stanford 1997 och vid University of Massachusetts, myntades termen 2004 av Dr W. Christopher Winter , en sömnspecialist och neurolog som studerar effekterna av resor mellan tidszoner på Major League Baseball (MLB) prestanda. Denna studie utökades till en tioårig retrospektiv studie med ett stipendium genom MLB som slutfördes av Dr Winter och hans forskningsassistent Noah H. Green, då en student vid University of Virginia . Arbetet presenterades 2008 vid det 22:a årliga mötet för Associated Professional Sleep Societies i Baltimore , Maryland.

Genom att använda konventionen att för varje korsad tidszon kräver synkronisering till den tidszonen en dag, lag kan analyseras under en säsong för att se var de är när det gäller att vänja sig till sin tidszon för spel. Tänk till exempel på Washington Nationals . Om de har tävlat hemma under de senaste 3 dagarna eller mer, skulle de vara fullständigt acklimatiserade till Eastern Standard Time ( EST). Om de skulle resa till Los Angeles skulle de vara lediga i 3 timmar vid ankomsten, eftersom de reste 3 tidszoner västerut. Varje 24:e timme tillbringade på västkusten skulle föra dem 1 timme närmare acklimatisering. Så efter 24 timmar i Los Angeles skulle de vara lediga i 2 timmar. Efter 48 timmar skulle de vara lediga i 1 timme och efter 72 timmar skulle de acklimatiseras till västkusttid och skulle förbli så tills de lämnade sin tidszon.

Till skillnad från hemmaplansfördel som är närvarande varje gång två lag spelar en match som inte hålls på en neutral plats, gäller cirkadianfördel inte för alla matcher. Under en typisk MLB-säsong gäller det ungefär 20 % av matcherna som spelas med de övriga 80 % med lag med samma cirkadiska fördelar. I sporter som tillåter mer tid mellan matcherna kan det gälla betydligt färre matcher. Circadian fördel är mycket mer ett problem i sporter som har betydande internationella resor.

Circadian fördel är mest betydande när ett lag har en 3-timmars fördel (eller mer) över ett annat. Denna matchup påträffas bara efter mycket långa flygningar där resandelaget spelar kort efter ankomst, oftast kust-till-kust-flyg i stora nordamerikanska och australiensiska ligor. När storleken på tidszonsskillnaderna mellan två lag blir mindre, blir det också cirkadian fördelar.

Under 2018 presenterades pilotdata som samlats in av Walter Reed Army Institute of Research vid American Academy of Sleep Medicines årliga SLEEP-möte, vilket tyder på att National Football League- lag presterar bättre på natten jämfört med dagen som ett resultat av dygnsfördelar. Det indikerade också att lagen hade färre omsättningar på natten.

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Circadian_advantage&oldid=1136090215 "