The impact of the biological clock on nature and our lives is enormous. Jet lag, hormones, health: a lot is associated with the clock that keeps the time in our bodies. This not only applies to people, but to almost all other organisms on our planet. Understanding this clock is crucial, which is why research on this subject recently received a Nobel Prize. In order to truly understand its influence, research is needed in the natural circumstances that formed this clock. ‘Ecology and chronobiology, the biology of the clock, must be reunited’, says special editor Prof. Menno Gerkema of the University of Groningen. ‘Sixty years ago these disciplines cooperated, but then chronobiologists started focussing on the mechanics of the clock and ecologists on timing in nature. They need each other, though, to reveal the true impact of time on organisms.’

Wild Clock
It is therefore time that ecologists and chronobiologists start speaking the same language again. To this end, researchers from the University of Groningen (UG), the Netherlands Institute of Ecology (NIOO-KNAW) and the Royal Netherlands Institute for Marine Research (NIOZ) jointly organized an international symposium on 'Wild Clocks'. It sparked more than 10 academic publications on the keeping of time by wild animals, collected in a special edition of Philosophical Transactions by the Royal Society B, which appeared on 19 November. 

From hungry to horny
In addition to the day-to-day clock, of which we know quite a lot by now, there are the rhythms of the seasons and the tides. Much less is known about these, and they are hard to research from an office. So, out we go, with all sorts of new tools to help scientists. They can secretly adjust the clock's mechanism, while substances reveal to them the position of the clock in the brain and the body and make it much easier to track animals in the wild through both space and time. This includes long-distance migratory birds, who make use of temporary food peaks in areas a few thousand kilometres away. A clock can also help them navigate during the trip.

But what does nature or, for instance, a potential partner base selection on exactly? The clock appears to be either killjoy or matchmaker in all kinds of interactions, from feeling hungry to feeling horny. ‘And the sea clock is the most complicated of all’, says NIOZ researcher Prof. Theunis Piersma. ‘Not only the rhythms of day and year play a role here, but also those of ebb and flow and  of the moon.’ That's a lot of clocks ticking in one and the same animal, a delicate system that must not be disturbed by, for example, light pollution or climate change.

Evolution
There are mice who suddenly become day active under natural conditions while they are night active in the lab. This makes quite a difference for the conclusions of one's research. Also at higher levels there are plenty of differences in rhythm between lab and field research. NIOO researcher and Animal Ecologist Prof. Marcel Visser summarizes the importance of field research: ‘We can only understand why the clock works the way it does if we study “wild clocks”, clocks that formed under natural conditions through evolution.’


 

Nederlandse onderzoekers in thema-uitgave Wild Clocks van oudste wetenschappelijk tijdschrift ter wereld
Belang van biologische klok zie je pas echt in het wild
 

Het oudste wetenschappelijke tijdschrift ter wereld Philosophical Transactions B besteedt een compleet themanummer over nieuw gemeenschappelijk onderzoek op het gebied van chronobiologie en ecologie, geïnitieerd door onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen, het Nederlands Instituut voor Ecologie en het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee. “Een grote eer”, aldus prof. dr. Theunis Piersma van het laatstgenoemde instituut, “want Philosophical Transactions van uitgever Royal Society London is het blad waarin Darwin en Van Leeuwenhoek ooit gepubliceerd hebben.”
 
De impact van de biologische klok op de natuur en ons leven is enorm. Jetlags, hormonen, gezondheid: heel veel is verbonden met de klok die in ons lichaam de tijd bijhoudt. Dat geldt niet alleen voor de mens, maar voor vrijwel alle andere organismen op onze planeet. Onderzoek hierover werd daarom onlangs beloond met een Nobelprijs. De kennis over klokmechanismen maakt dat we nu de betekenis in het leven van organismen kunnen begrijpen, en hiervoor moeten we de ritmiek in de natuur bestuderen. “Ecologie en chronobiologie - de 'biologie van de klok' - moeten we weer herenigen", stelt themaredacteur prof. Menno Gerkema van Rijksuniversiteit Groningen. “Zestig jaar geleden werkten deze vakgebieden samen, maar daarna focusten de chronobiologen op het mechaniek van de klok en de ecologen op timing in de natuur. Alleen samen kun je de werkelijke impact van de tijd op organismen ontrafelen.”
 
Wilde klok
Ecologen en chronobiologen moeten dus weer 'dezelfde taal' gaan spreken. Als start organiseerden onderzoekers van Rijksuniversiteit Groningen (RUG), het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) samen een internationaal symposium over ‘Wild Clocks’. Het symposium leverde de aanzet voor meer dan 10 wetenschappelijke publicaties, verzameld in één overzichtsnummer van Philosophical Transactions of the Royal Society B over het bijhouden van de tijd bij wilde dieren. Dit is op zondag 19 november verschenen. 
 
Van trek tot seks
Naast de dagelijkse klok waar we al redelijk wat van weten, zijn er ook de ritmes van seizoen en getij. Daarover is veel minder bekend, en dit valt binnen moeilijk te onderzoeken. Naar buiten dus! Allerlei nieuwe tools helpen de wetenschappers daarbij. Het mechaniek van de klok kunnen ze stiekem aanpassen, stofjes verraden de stand van de klok in hersenen en lichaam en ook zijn dieren in het wild nu veel beter te volgen in zowel ruimte als tijd. Bijvoorbeeld bij trekvogels op de lange afstand die tijdelijke voedselpieken benutten in gebieden een paar duizend kilometer verderop. En een klok kan ook helpen met de navigatie tijdens de reis.
 
Maar waar wordt in de natuur nu precies op geselecteerd, bv. door een mogelijke partner? De klok blijkt bij allerlei interacties spelbreker of matchmaker te kunnen zijn: van trek tot seks. “En bij de zee is de klok het ingewikkeldst van allemaal,” zegt NIOZ-onderzoeker prof. Theunis Piersma. “Hier spelen niet alleen het ritme van dag en jaar een rol, maar daar bovenop nog dat van eb en vloed plus de maan.” Dat zijn eigenlijk een heleboel klokken op een rijtje die in één dier aan het tikken zijn. Een delicaat systeem, dat niet verstoord moet raken door bijvoorbeeld lichtvervuiling of klimaatverandering.
 
Evolutie
Muizen die opeens dagactief worden onder natuurlijke omstandigheden, terwijl ze in het lab nachtactief zijn. Dat maakt nogal uit voor de conclusies van je onderzoek. Maar ook op een hoger niveau zijn er genoeg verschillen tussen lab- en veldonderzoek aan ritmes. NIOO-onderzoeker en dierecoloog prof. Marcel Visser vat het belang van veldonderzoek samen: “Waarom de klok werkt hoe hij werkt, is alleen te begrijpen als je 'wilde klokken' in het laboratorium èn in het veld onderzoekt. Het belang begrijp je beter onder de natuurlijke omstandigheden die een rol spelen bij de evolutie van de klok.”