Раньше мы верили, что наши циклы дня и ночи контролируются только внешним миром: утренний рассвет заставляет нас проснуться, а появление луны служит сигналом к тому, чтобы идти спать. Многие ученые не придавали никакого значения циркадной биологии вплоть до середины 1970-х годов.

Хотя о существовании внутренних часов у растений ученые знали с начала XVIII века, доказать гипотезу о том, что животными и людьми управляют внутренние механизмы (а не внешние), было трудно. Традиционно считалось, что человеческие существа, которые стоят на более высокой ступени развития, должны управляться какими-то другими факторами окружающей среды, помимо солнца и луны.

Общепринятую теорию подтверждают простейшие эксперименты с растениями: если растение поместить в темный подвал, оно продолжит каждый день поднимать и опускать листья, повинуясь определенному суточному ритму21. В дневное время многие растения поднимают листья, чтобы получить от солнца больше энергии, а ночью опускают листья, чтобы не расходовать энергию на их поддержание в поднятом положении. По той же причине многие цветы распускаются только днем, когда вокруг летают опыляющие их пчелы и птицы. Однако у некоторых растений, таких как жасмин во дворе моего дедушки, цветы раскрываются ночью. Дело в том, что эти растения опыляются ветром, а не животными.

Провести следующую серию исследований было гораздо труднее, и ученые начали с опытов на насекомых, птицах, а затем на животных. Они изучили процесс развития плодовых мушек от личинки до полной зрелости, который тоже является циркадным, потому что взрослые мушки появляются только утром, когда ветер слабее и влажность выше. Они изучили формы сезонных миграций птиц и циклы сна-бодрствования других животных. Кроме того, производились наблюдения за лабораторными мышами в контролируемой среде22. Когда грызунов помещали в темноту без каких-либо внешних указателей времени, животные продолжали просыпаться и засыпать, словно по часам, через 23 часа 45 минут. Было установлено, что циркадные ритмы многих растений и грибов тоже близки к 24 часам, хотя и отличаются на несколько минут.

Выяснить, есть ли такие же внутренние часы у людей, было почти невозможно, потому что не существовало никакого легкого способа устранения всех внешних сигналов времени, поступающих из окружающего мира. Тем не менее в 1950-е годы у исследователей появилась идея. Они дали испытуемому простой телефон, по которому он мог связаться только с одним человеком. Доброволец спустился в одну из глубоких пещер в Андах, взяв с собой лишь запасы еды, свечей и материалов для чтения на несколько недель. Каждый раз, когда его желание уснуть становилось достаточно сильным, он звонил человеку, находящемуся на другом конце провода, который записывал время звонка. Такой же звонок он совершал сразу после пробуждения. Исследование показало, что на протяжении нескольких недель, проведенных в пещере, его цикл сна-бодрствования сохранял точность часового механизма. Однако каждый день доброволец ложился спать чуть позже, то есть его внутренние сутки длились немного дольше 24 часов. Фактически его цикл сна-бодрствования был равен 24 часам 15 минутам. Предсказуемость данного цикла стала доказательством того, что управлять поведением человека могли только внутренние часы23.

Небольшое несовпадение циркадных ритмов с длительностью суток не является удивительным и объясняется тем, что на большей части земного шара время от одного восхода солнца до другого не составляет ровно 24 часа. Дело в том, что вертикальная ось нашей планеты имеет наклон, поэтому на определенных отрезках годовой орбиты вращения вокруг Солнца ее Северное и Южное полушария оказываются обращенными к Солнцу на протяжении большей части суток. В соответствии с постепенным удлинением или укорачиванием дней в течение года меняется время восхода и заката Солнца. На экваторе величина этого изменения очень мала, но если вы живете в Бостоне, Стокгольме или Мельбурне, то за одни сутки время восхода солнца может измениться на несколько минут. Когда дни удлиняются и приближается лето, внутренние часы будят нас немного раньше, в момент восхода солнца. После того как мы перелетаем из одного часового пояса в другой, наш цикл сна-бодрствования постепенно приспосабливается к новому часовому поясу. Я привел лишь несколько примеров, объясняющих, почему у нас есть внутренние часы и как механизм их самокоррекции связан с изменением времени восхода солнца и длительности дня. После того как гипотеза о существовании внутренних часов была доказана, ученые высказали предположение о связи (или возможной связи) циркадных ритмов со светлым временем суток.

Многие ученые, включая меня, продолжают изучать влияние суточных ритмов на физиологию, метаболизм и даже на когнитивные функции взрослых людей. Мы установили, что ритмичность, или строгая закономерность, наблюдается почти во всех аспектах нашей повседневной жизни.

Конечно, человеческие существа не цветут, как растения, и не мигрируют на дальние расстояния, как птицы, однако у нас тоже есть циркадные часы, которые отвечают за то, чтобы почти все процессы, связанные с нашим здоровьем, происходили в определенное время дня или ночи. Можно сказать, что наш организм запрограммирован на ежедневное выполнение действий в соответствии со строго определенными ритмами. В свою очередь, виды деятельности, которыми вы занимаетесь в вечернее время, оказывают особенно сильное воздействие на циркадные ритмы. Вот почему при работе с этой книгой вам следует иметь в виду, что самыми важными для жизни и здоровья окажутся те изменения, которые оптимизируют вашу деятельность в период с 6 часов вечера до полуночи.

Еще до того, как мы просыпаемся утром, внутренние часы готовят организм к пробуждению. Эта подготовка начинается с того, что шишковидная железа прекращает вырабатывать гормон сна мелатонин. У нас немного учащается дыхание, на несколько ударов в минуту возрастает частота сердечных сокращений и слегка повышается кровяное давление. Внутренняя температура тела поднимается на полградуса.

Наше общее самочувствие зависит от согласованности суточных ритмов. По утрам хорошее самочувствие означает, что мы чувствуем себя свежими и отдохнувшими после хорошего ночного сна, легко опорожняем кишечник, избавляясь от накопившихся за ночь токсинов, ощущаем бодрость, легкость и чувство голода. Вскоре после того, как мы открываем глаза, надпочечники увеличивают выработку гормона стресса кортизола, чтобы помочь нам энергично совершать утренние ритуалы. Поджелудочная железа готовится к высвобождению инсулина, чтобы справиться с завтраком.