ほとんどすべての動物と私たち人間は、ホルモン、代謝、その他無数の身体機能の毎日のリズムを制御する体内時計を持っています。これらの時計がその機能を果たすためには、定期的に校正する必要があります。環境の昼夜のサイクルに適応する必要があります。 「これに関して最もよく研究されているタイマーは、毎日の明るさの変化です」とマンチェスター大学のローレン・ウォルムスリーとその同僚は説明する。私たちの網膜の光受容体が夕暮れ時の光の変化を感知すると、体内時計の制御中枢である脳のいわゆる視交叉上核（SCN）に信号を送ります。すべての種類の光受容体がこの信号を伝達できることはすでに知られています。しかしそれは、色の知覚を担う光感覚細胞である錐体も関与していることを意味します。しかし、光の色が体内時計によっても評価されるかどうかはこれまで不明でした。
色が変わると時計の中心が点火します
この質問に答えるために、ウォルムスリーと彼女の同僚はまず、夕暮れ時に日光の色が変化するかどうか、そしてどの程度変化するかを調べました。結局のところ、これは実際に当てはまります。太陽が地平線の下に沈むほど、日光中の短波の青色成分が多くなります。光が大気中をより長く通過すると、より多くの緑黄色成分が除去されます。 「驚くべきことに、この色の変化によって、明るさよりも地平線に対する太陽の位置がよりよく明らかになることを発見しました」と研究者らは報告している。たとえば、厚い雲の覆いは明るさに大きな影響を与えますが、太陽光のスペクトル構成にはほとんど影響を与えません。
ここでの大きな疑問は、哺乳類の体内時計がこの色の情報を記録し、それに反応するかどうかということでした。それを確かめるために、研究者らは錐体からの信号が特に推測しやすい系統のマウスを使って実験を行った。研究者らは、電気生理学的測定を使用して、光のスペクトル組成が変化していることを網膜錐体が信号で知らせたときに視交叉上核が発火するかどうか、またその強さを決定した。そして実際、視覚細胞が光の中の青と黄色の比率の変化を報告すると、たとえ全体の強度が変わらなかったとしても、内部時計の制御中枢は常に特に明確に反応しました。 「これは、色依存信号が哺乳類の概日時計に影響を与えることを示す最初の証拠です」とウォルムスリー氏らは述べた。
より正確に同期
しかし、この体内時計の反応は動物の一日のリズムに具体的にどのような影響を与えるのでしょうか?これを判断するために、研究者らはマウスの通常の12時間の明暗リズムを、18時間の明るい時間と6時間の暗闇からなる「夏のリズム」に変更した。一部の動物では、新たな昼夜の変化により明るさのみが変化し、光の色は変化しませんでした。別のグループのマウスは、明るさだけでなく光のスペクトル組成も変化する部屋に飼育されました。研究者らは、埋め込まれたセンサーを使用してすべてのマウスの体温を継続的に測定した。このパラメーターは、体内時計の毎日のリズムに合わせて変化するため、動物が外界とどの程度うまく同期しているかがわかる。
マウスの体内時計は、典型的な光の色の変化を経験した新しい条件によりよく適応することが示されました。ネズミは典型的なことですが、夕暮れ直後から活動的になり、体温も新しいリズムに正確に適応しました。一方、光の色が常に同じだった動物は異なっていた。研究者らが報告しているように、体温の反応があまり正確ではなく、夕暮れが始まる前に活動することもあったという。 「これは、体内時計が明るさだけでも機能することを証明していますが、光のスペクトル構成は生理学的リズムと行動の正確な時間を計るのに役立ちます。」研究者らによると、光の色のこの影響は、人々の体内時計をより適切に調整するのにも役立つ可能性があるという。 「理論的には、光の色を使って、たとえば交替勤務者の体内時計を操作したり、時差ぼけを最小限に抑えたい旅行者の体内時計を操作したりできるかもしれない」と研究者らは言う。
