Такие часы, судя по всему, имеются у каждого живого организма на планете. Бактерии, одноклеточные организмы, растения, мухи, рыбы и киты – у всех есть такие внутренние часы. Для некоторых форм жизни потребность в этих часах очевидна. Но зачем знать, который час, бактериям или растениям? Конечно, последним нужно знать, когда светит солнце, чтобы раскрывать свои листья и запускать процесс фотосинтеза, однако для этого не нужны сложные внутренние часы – достаточно просто научиться чувствовать наличие солнечного света. Да и зачем рыбам, живущим в темноте пещер, лишенным солнечного света на протяжении тысяч поколений, держаться за эти часы? Их наличие указывает на то, что циркадный ритм заложен в самой сущности жизни, что со времен существования последнего «универсального общего предка», от которого произошли все формы жизни на Земле, эволюционное давление и естественный отбор способствовали сохранению внутренних часов.

Вместе с тем очень сложно понять, в чем именно заключалось это эволюционное давление на самом конце известного нам жизненного спектра – у бактерий и водорослей.

Согласно общепризнанной гипотезе, циркадные ритмы появились в ходе эволюции с целью контроля производства генов, которые противодействуют суточным колебаниям уровня кислорода в воде и повреждениям, вызываемым кислородом. Циркадные ритмы могли появиться во времена так называемой кислородной катастрофы, имевшей место примерно 2,45 миллиарда лет назад. Этот период времени характеризуется эволюцией цианобактерии, или сине-зеленой водоросли, ставшей, как считается, первым микроорганизмом, у которого развился фотосинтез – механизм преобразования углекислого газа в кислород с использованием солнечной энергии. В те времена уровень кислорода в атмосфере был низким, и любой свободный кислород сразу же вступал в химическую реакцию с другими веществами, присоединяясь к их молекулам. Резкий же рост свободного кислорода в атмосфере, вызванный деятельностью цианобактерий, как считается, спровоцировал одно из самых массовых вымираний в истории планеты, убив большинство организмов, для которых этот элемент был крайне токсичным. Выжившим организмам нужно было выработать механизм, который защищал бы их от опасного воздействия свободного кислорода. Считается, что эта потребность в защите привела к эволюции так называемых редокс-белков, которые поглощают токсичные побочные продукты химических реакций с участием кислорода. Теория гласит, что организмы, предсказывая появление солнечного света и понимая, когда уровень кислорода увеличится, могли защищать себя от его токсичного воздействия, вырабатывая эти белки в нужное время дня. Но на самом деле происхождение циркадных ритмов остается загадкой.

Любые часы должны предоставлять возможность настройки или сброса, подобно тому как часовщик возится с маятником напольных старинных часов, чтобы они показывали правильное время. Циркадные ритмы, особенно у более сложных организмов, должны перестраиваться в соответствии со сменой сезонов. За последние несколько десятилетий мы добились значительного прогресса в понимании того, как именно это происходит, и теперь знаем о влиянии внешних факторов, которые сдвигают наши циркадные ритмы в ту или иную сторону. Эти факторы получили название Zeitgebers – «задатчики времени» в переводе с немецкого, или синхронизирующие факторы.

Наши внутренние часы чувствительны к температуре, физической активности и употреблению пищи, однако самым важным синхронизирующим фактором является свет – особенно в синей части спектра, подобный солнечному. Хотя наши циркадные часы, как было доказано, работают независимо от солнца, оно все равно оказывает на них значительное влияние.

Гринвичская королевская обсерватория, расположенная всего в нескольких минутах езды на поезде от Центра расстройств сна в больнице Гая, размещена на вершине холма, с которого открывается вид на большую излучину реки Темзы. С тринадцатого этажа больницы видно, как холм постепенно возвышается в сторону юго-востока Лондона, однако разглядеть здание обсерватории посреди леса уродливых башен 1960-х годов и новеньких современных небоскребов толком не удается. На крыше обсерватории расположена большая металлическая мачта с флюгером на конце, выступающим в привычно серое лондонское небо. На эту мачту нанизан большой красный металлический шар в пару метров в диаметре. Каждый день в 12:55 по Гринвичу зимой и по британскому летнему времени летом этот шар наполовину поднимается, а затем, в 12:58, достигает самой верхушки мачты. Ровно в час пополудни этот шар падает вниз по мачте. В настоящие дни территория вокруг обсерватории застроена небоскребами Канэри-Уорф, главного делового квартала Лондона, которые возвышаются над городом из-за реки. В середине девятнадцатого века, однако, на Темзе в это время собирались многочисленные парусные суда, перевозившие товары по Британской империи.

Сотни телескопов были направлены на сигнальный шар Гринвичской обсерватории в ожидании момента его падения. С помощью него мореплаватели могли выставить хронометры на борту каждого корабля в соответствии со временем по Гринвичу, что было крайне важно для расчета долготы, необходимого для их путешествий в Ост-Индию и за ее пределы.

Подобно хронометрам на борту этих кораблей, в организме человека имеется множество часов, однако эталонные – большой красный шар королевской обсерватории – у людей, да и у остальных позвоночных, расположены в небольшом участке мозга под названием супрахиазматическое ядро. Этот крошечный комочек ткани, состоящий из жалких нескольких тысяч нейронов, находится в гипоталамусе, прямо над перекрестом зрительных нервов, передающих информацию от глаз. Он является центром управления всех циркадных ритмов организма, и разрушение супрахиазматического ядра приводит к потере этой ритмичности.

Внутри нейронов супрахиазматического ядра изо дня в день происходят замысловатые «танцы», в ходе которых гены с такими названиями, как CLOCK и Period, взаимодействуют между собой, обмениваясь информацией и тем самым обеспечивая работу наших внутренних часов. Свет же, будучи синхронизирующим фактором, влияет на этот «танец», замедляя или ускоряя его. В сетчатке, расположенной на задней поверхности глаза, помимо палочек и колбочек, ответственных за преобразование световых волн в зрительный сигнал, расположены ганглиозные клетки сетчатки. Некоторые из них и вовсе не вносят никакого вклада в зрительный процесс. Их единственной задачей является передача сигнала в супрахиазматическое ядро напрямую через так называемый ретиногипоталамический путь. Именно через него солнце оказывает влияние на ритм в супрахиазматическом ядре, воздействуя на его фазу, связь суточного ритма с внешним миром, а также его амплитуду.

Диагностированный Винсенту педиатром синдром задержки фазы сна – довольно распространенное явление. У пациентов с этим расстройством циркадный ритм отстает от ритма внешнего мира. Если большинству людей хочется спать между десятью часами вечера и полуночью, а просыпаются они между шестью и восемью часами утра, то люди с задержкой фазы сна могут начать засыпать и в три часа ночи, и даже в семь утра, а встают они спустя семь-восемь часов. Если они получают такое количество сна, то чувствуют себя нормально. К сожалению, жизнь часто вмешивается в наш сон, и в рамках ограничений современного общества сохранить работу или получить образование с таким режимом сна сложно, если вообще возможно.