Biologische Uhr

Endogen gesteuerte, sämtliche biologische Funktionen betreffende Rhythmizität. Dabei umfassen die Periodenlängen biologischer Rhythmen die Spanne von Millisekunden bis Jahren. Die wichtigsten voraussagbaren Zeitstrukturen auf der Erde sind der Gezeitenzyklus (12,5 Std.), der Tag-Nacht-Zyklus (24 Std.), der Mondzyklus (28,5 Tage) und der Jahreszyklus (365,25 Tage). Am intensivsten wird die biologische Tagesuhr untersucht. Sie funktioniert auch bei Ausschaltung aller Zeitinformationen zunächst unverändert und ist durch Wendestunden um 3 bzw. 15.00 Uhr mit stärkstem Parasympathiko- bzw. Sympathikotonus, vormittäglichem Aufwärmungseffekt und abendlichem Entwärmungseffekt geprägt, was sich auf die Leistungsbereitschaft, den Stoffwechsel, Muskeltonus, die Nierenfunktion, Konzentrationsfähigkeit und andere Leistungen des Nervensystems auswirkt.
Eine Programmierung des Tagesablaufs ist auch für die Koordinierung unterschiedlicher Organismen wichtig, etwa bei der Bestäubung von Pflanzen durch Insekten. Viele Pflanzen öffnen und schließen die Blüten zu bestimmten Zeiten, und die Bienen stellen ihre Besuche darauf ein.
Die Periodenlänge beträgt allerdings nur ungefähr 24 Stunden, wofür Franz Halberg den Begriff circadiane Uhr prägte. Die endogene Steuerung tagesrhythmischer Lebensvorgänge wurde jedoch bereits im 18. Jh. von dem französischen Astronomen Jean Jacques d‘Ortous de Mairan anhand der täglichen Blattbewegungen der Mimose entdeckt. Wenngleich es bei Pflanzen mehrere innere Uhren oder Schrittmacher zu geben scheint und bei Tieren Schrittmacherzentren lokalisiert werden konnten, sind die genauen Oszillator-Mechanismen noch für keinen der neuronalen Schrittmacher bekannt. > Chronobiologie, > Zeitbewusstsein.

Lit.: deMairan J.J.: Observation Botanique. Histoire de l’Academie Royale des Science: 35-36, 1729; Halberg, Franz: Spectral Resolution of Low-Frequency, Small-Amplitude Rhythms in Excreted 17-Ketosteroids: Probable Androgen-Induced Circaseptan Desynchronization. Copenhagen: Periodica, 1965; Roenneberg, T./D. Morse: Two circadian oscillators in one cell. In: Nature (1993), 362-364; Piechulla, B./Merforth, N./B. Rudolph: Identification of tomato Lhc promoter regions necessary for circadian expression. Plant Mol. Biol. (1998), 655-662; Piechulla, Birgit/Till Roenneberg: Chronobiologie: wie tickt unsere biologische Uhr? biologen heute (1999) 4.