Circadiane Uhren im Laufe der Evolution

Auch Einzeller wurden von der Evolution mit circadianen Uhren ausgestattet. Gerade diese einfacheren Lebewesen sind auf eine tageszeitliche Trennung unterschiedlicher physiologischer Prozesse angewiesen. Z. B. behindern sich Photosynthese und Stickstofffixierung gegenseitig und können daher in einem einzelligen Organismus wie den Cyanobakterien (Blaualgen) nicht gleichzeitig ablaufen. Diese Trennung erledigt die circadiane Uhr der Cyanobakterien. Wie Susan Golden, Tako Kondo, Masahiro Ishiura und Carl Johnson um die Jahrtausendwende zeigen können, basiert die Uhr des Cyanobakteriums Synechococcus elongatus auf einer aus drei Proteinen gebauten molekularen Maschine. Diese hat, ähnlich einem Motor, bewegliche Teile, die sich tageszeitlich gegeneinander verschieben und dadurch ein Andocken weiterer Faktoren ermöglichen. Diese wiederum bilden eine direkte Brücke zur Aktivierung von Uhren-kontrollierten Genen im Synechococcus Genom. Wie insbesondere Jay Dunlap und Jenifer Loros in den 1980er und 1990er Jahren zeigen, ist die circadiane Uhr des Schimmelpilzes Neurospora crassa ähnlich konstruiert wir die der Menschen. Es gibt Schalter die Gene an- und ausschalten. Allerdings sind die am Prozess engagierten Faktoren z. T. ganz andere als bei uns. Anstelle des Period-Proteins, wirkt das Frequency-Protein als Hemmer. Dir Aktivator-Proteine, bekannt unter dem Namen White Collar 1 und White Collar 2, zeigen hingegen große Ähnlichkeiten mit den Clock- und Bmal1-Proteinen der Säugetiere.