Rhythms of Life - An introduction using selected topics and examples

Abstract

Examples for rhythms in the minute- and hour-range (chemical oscillator, glycolysis-oscillator of yeast, gravitropic pendulum, transpiration rhythms in oats, lateral leaflet movements of the telegraph plant, circumnutation, REM-sleep of mammals), for daily rhythms (sleep and wake, activity and body temperature) and consequences of their disturbances (shiftwork, jet-lag, diseases) are presented. How these rhythms function and can be influenced, is shown in mammals. Unicellulars too possess clocks (Gonyaulax, Acetabularia, cyanobacteria). In higher plants daily rhythms of photosynthesis, transpiration, leaf- and petal movements, division, growth and metabolism are known. Insects are equipped with daily rhythms. They help in orientation (time sense of bees, sun compass orientation). Tidal rhythms in organisms at the coast of the sea and lunar rhythms are presented. Annual rhythms are also common among living beings (seed germination, migration of birds, reproduction, hibernation). Photoperiodic reactions help the organisms to orient themselves during the course of the year (seed germination, flowering, diapause). Daily clocks of Drosophila are molecular biologically intensively studied. Eye clocks in marine snails, fungal rhythms, coral clocks and significance and selective advantage of these rhythms are further topics. There is finally a collection of special topics which should accentuate or illustrate certain points. In several places of this introduction into chronobiology experiments are referred to.

Beispiele für Rhythmen im Minuten- und Stundenbereich (chemischer Oszillator, Glykolyse-Oszillator der Hefe, gravitropes Pendel, Transpirationsrhythmen beim Hafer, Seitenfiederbewegung der Telegrafenpflanze, Circumnutation, REM-Schlaf der Säuger), für Tageshythmen (Schlafen und Wachen, Aktivität und Körpertemperatur) und Folgen ihrer Störungen (Schichtarbeit, Jet-lag, Krankheiten) werden vorgestellt. Wie diese Rhythmen funktionieren und sich beeinflussen lassen, wird an Säugern gezeigt. Auch Einzeller haben Uhren (Gonyaulax, Acetabularia, Cyanobakterien). Bei höheren Pflanzen sind Tagesrhythmen der Photosynthese, Transpiration, Blatt- und Blütenbewegung, Teilung, Wachstum und Stoffwechsel bekannt. Insekten sind mit Tagesrhythmen ausgestattet. Sie helfen bei der Orientierung (Zeitsinn der Bienen, Sonnenkompaßorientierung). Gezeitenrhythmen bei Organismen im Küstenbereich der Meere und lunare Rhythmen werden an Beispielen vorgestellt. Auch Jahresrhythmen sind bei Lebewesen weit verbreitet (Samenkeimung, Vogelzug, Fortpflanzung, Winterschlaf). Photoperiodische Reaktionen helfen den Organismen, sich im Jahresgang zurechtzufinden (Samenkeimung, Blühen, Diapause). Tagesuhren von Drosophila sind molekularbiologisch intensiv untersucht. Augenuhren bei Meeresschnecken, Pilzrhythmen, Korallenuhren und Bedeutung und selektiver Vorteil dieser Rhythmen sind weitere Themen. Schließlich gibt es eine Sammlung von Spezialthemen, die bestimmte Dinge vertiefen oder illustrieren. In dieser Einführung in die Chronobiologie wird auch an den verschiedenen Stellen auf Versuche hingewiesen.