Мембранная гипотеза биологических часов, по данным мировой литературы, обобщенной советским биоритмологом С. А. Чепурновым, наиболее обоснована и тесно связана с генезом физиологических ритмов, с биохимическими процессами, обеспечивающими ионный транспорт.
Исследователь приводит очень интересные в этом отношении данные. У большинства низших позвоночных эпифиз остается связанным с мозгом в процессе эмбриогенеза и содержит клетки, сходные с фоторецепторами, то есть чувствительными к свету образованиями. Клетки эпифиза амфибий реагируют на изменение внешней освещенности. Но оказывается, что такая фоторецепция присуща и птицам. Например, если ослепить попугаев, то их циркадный ритм уже не будет совпадать с периодами освещенности и затемнения. Однако после выщипывания перьев на голове, то есть увеличения светового потока, поступающего через кожу головы и череп к тканям мозга, ритм сразу же восстанавливался. Введение туши под кожу головы птицам приводило к исчезновению синхронности циркадного ритма. Таким образом, доказано прямое действие света на эпифиз. Следовательно, эпифиз трансформирует световую ритмику и подчиняет ей весь организм благодаря своей эндокринной функции.
У млекопитающих в процессе эмбриогенеза эпифиз теряет анатомическую связь с мозгом (за исключением стебля), и его фоторецептирующие свойства исчезают. Сигналы об освещенности организма эпифиз высших позвоночных животных получает от сетчатки глаза. Эта железа выделяет физиологически активные вещества - мелатонин, серотонин, норадреналин; их накопление в эпифизе и выделение зависят от освещенности.
Именно днем или при освещении происходит освобождение серотонина из депо. На суточные колебания серотонина в эпифизе оказывают влияние также стрессовые воздействия, но наибольшая роль в регуляции его уровня все же принадлежит световому периодизму.
Таким образом, центральные звенья временной структуры позвоночных нервная и эндрокринная системы. Они основа биологических часов организма в целом. Благодаря нейроэндокринным воздействиям осуществляется модификация и интеграция клеточных ритмов и тем самым обеспечивается их взаимодействие, целостное функционирование организма, его адаптация к изменяющимся условиям внешней среды. Суточный ритм является основной временной единицей работы живого организма. Ритмикой определенных гормональных изменений можно объяснить также околомесячные - лунные и сезонные циклы.
При этом временные и пространственные стороны жизни настолько взаимосвязаны, что разделить их в биоритмологии не удается, и мы только условно говорим о временной динамике, подразумевая, что развитие процесса одновременно совершается и в пространстве. Как периодические волны моря оставляют на зыбком песке свой четкий след, так и на раковинах моллюска навсегда запечатляются резкие полосы - следствие его жизненных циклов.