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Stabil aber verstellbar…

Welche Eigenschaften hat die innere Uhr?

Rätsel innere Uhr © Geralt / gemeinfrei

Nachdem einmal klar war, dass es so etwas wie eine innere Uhr gab, entdeckten Wissenschaftler immer mehr Pflanzen und Tiere, die diesem geheimnisvollen inneren Chronometer folgten. Eine wahre Flut von Laborexperimenten folgte. Unzählige Fruchtfliegen, Hamster oder Ratten wurden in Dauerdunkel, Dauerlicht oder unregelmäßigen Lichtregimes gehalten, Kälte- oder Wärmereizen ausgesetzt und bis in die kleinsten Regungen hin untersucht.

Nach und nach kristallisierten sich dabei bestimmte Eigenschaften der inneren Uhr heraus:

Autonom

Auch unter konstanten Bedingungen bleiben die biologischen Rhythmen erhalten. Sie laufen ohne äußere Zeitgeber weiter. Allerdings weichen sie dann ein wenig von der genauen Taktrate ab: Die meisten im Tagesverlauf schwankenden Prozesse umfassen dann nur „circa“ 24 Stunden. Sie werden daher auch als „zirkadiane“ Rhythmen bezeichnet.

Temperaturunempfindlich

Während die meisten chemischen und viele biologische Reaktionen mit steigender Temperatur schneller ablaufen, wird die innere Uhr von Kälte oder Wärme meist nicht beeinflusst. Sie läuft daher sowohl im Sommer als auch im Winter gleich schnell und lässt sich auch nicht durch einen Winterurlaub in den Tropen aus dem Takt bringen.

Verstellbar

Eine Uhr, die sich nicht nach- oder vorstellen lässt, ist auf längere Sicht gesehen nutzlos. Auch die biologische Uhr muss sich immer wieder den äußeren Bedingungen anpassen lassen und kann daher auch von äußeren Faktoren korrigiert oder nachgeeicht werden. Der wichtigste Zeitgeber ist dabei der Tag-Nachtwechsel, aber auch Temperaturzyklen oder soziale Einflüsse können die Uhr verstellen.

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Begrenzt flexibel

Die Anpassung hat aber auch Grenzen. In der Regel können die Zyklen der inneren Uhr immer nur um wenige Stunden auf einmal verstellt werden. Bei zirkadianen Uhren liegt dieser flexible Bereich zwischen 18 und 30 Stunden. Verändert sich beispielsweise die Tageslänge um mehr als diese Periode, braucht die Uhr mehrere Tage, um sich anzupassen.

Zeitgebend

Die innere Uhr kontrolliert nicht nur die Dauer bestimmter Körperprozesse, sie sorgt auch dafür, dass bestimmte Ereignisse „pünktlich“ zu bestimmten Zeiten eintreten. Sie stellt damit sicher, dass der innere Rhythmus mit den zeitlichen Abläufen der Außenwelt synchronisiert bleibt.

Genetisch gesteuert

Und schließlich das Wichtigste und auch erstaunlichste: Die Innere Uhr ist genetisch gesteuert. Fruchtfliegen, die statt eines 24-Stunden einen 20 Stunden-Rhythmus aufwiesen, vererbten diese Eigenschaft an ihre Nachkommen. Offensichtlich sind Gene an der Steuerung der inneren Uhr entscheidend beteiligt.

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Stand: 27.03.2002

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Die innere Uhr
Was lässt uns ticken?

Alles schwingt...
Biologische Rhythmen in der Natur

Warum gibt es biologische Uhren?
Anpassung an eine sich drehende Welt...

Das Rätsel des Heliotrops...
Woher weiß die Pflanze, wo die Sonne steht?

Stabil aber verstellbar...
Welche Eigenschaften hat die innere Uhr?

Wo sitzt die Uhr?
Fische und Vögel geben erste Indizien

Die innere Uhr bei Säugetieren
10.000 Zellen auf einem Stecknadelkopf...

Wie viele Uhren haben wir?
Die Uhr tickt in der Petrischale...

Was lässt uns ticken?
Den Uhren-Genen auf der Spur

Prinzip Rückkopplung
Wie tickt die innere Uhr?

Licht als Zeitgeber
Ein Komplex ist der Schlüssel...

Haupt- und Nebenuhren
Das Problem der Synchronisation

Wenn Schäfchenzählen nichts mehr hilft...
Dem Rätsel des Schlaf-Wach-Rhythmus auf der Spur

Schichtarbeit und Jetlag
Wie überliste ich die innere Uhr?

Lerchen und Eulen
Welcher "Chronotyp" sind Sie?

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