Influenciados por la luz, los ritmos biológicos dicen mucho sobre la salud

Durante varios días después de cada luna llena de noviembre, se produce un espectáculo maravilloso en la Gran Barrera de Coral de Australia: los corales liberan en el agua miles de millones de óvulos y espermatozoides que se unen para formar larvas que flotan libremente. Estos eventualmente se asientan, sembrando nuevas colonias de coral.

Los corales no son las únicas criaturas que sincronizan la reproducción a la luz de la luna. Dichos ritmos generalmente se rigen por relojes circalunares, una forma de reloj biológico controlado por proteínas en sintonía con el ciclo de 29,5 días entre lunas nuevas.

sincronizaciones

La mayoría de los organismos multicelulares tienen, o se cree que tienen, algún tipo de reloj biológico incorporado y muchos procesos importantes, como la alimentación y la reproducción, dependen de tiempos precisos. La capacidad de permanecer "sincronizados" es clave para la supervivencia.

"Comprender cómo funciona la interconexión relacionada con el tiempo de los individuos dentro y entre especies es fundamental para los sistemas ecológicamente estables", dijo la profesora Kristin Tessmar-Raible, neurobióloga de la Universidad de Viena en Austria.

Otra forma de reloj biológico, quizás más familiar, el circadiano, modula el ciclo diario de sueño y vigilia de 24 horas en respuesta a señales ambientales como la luz y la temperatura. El nombre del reloj proviene de las palabras latinas "circa", que significa "alrededor", y "dies", que significa "día".

Este complejo sistema regula todo, desde el sueño y la digestión hasta el metabolismo y el estado de ánimo. Los investigadores están arrojando luz sobre los factores ambientales que pueden desincronizar estos ritmos biológicos.

Pero aún se desconoce mucho sobre la "cronobiología", incluidos los mecanismos involucrados a nivel genético y molecular.

Señales de luz de luna

Para profundizar más, Tessmar-Raible ha estado estudiando los ritmos circalunares en los animales que habitan en el océano como parte del proyecto Mari.Time, financiado con fondos europeos, que tiene una duración de cinco años hasta 2024.

Muchas hormonas en las especies de gusanos que estudiamos tienen contrapartes humanas estrechamente relacionadas.

Uno de sus focos es un gusano de cerdas marinas llamado Platynereis dumerilii, que habita en aguas costeras desde mares templados hasta tropicales.

"Lo más importante hasta ahora es que descubrimos un fotorreceptor, o célula sensible a la luz, que proporciona al organismo información sobre el tipo de luz y la duración de la luz de la luna en el cielo", dijo Tessmar-Raible.

La proteína L-Cry identificada por los investigadores pertenece a un grupo de moléculas sensibles a la luz llamadas criptocromos. La proteína es importante porque puede ayudar a explicar cómo los organismos pueden sincronizarse con una fase lunar específica.

La investigación sugiere que L-Cry actúa como un guardián que permite que solo la luz "correcta" afecte a los gusanos. También puede distinguir entre los niveles de luz en diferentes fases lunares y entre la luz del sol y la luz de la luna.

"Esto puede explicar cómo los gusanos individuales pueden sincronizar su reloj circalunar con la misma fase lunar", dijo Tessmar-Raible. "Descubrimos que la luz de la luna, además de su papel en el calendario mensual, también programa la hora exacta del inicio del enjambre nocturno en los momentos más oscuros de la noche, probablemente para optimizar la supervivencia y la reproducción".

La esperanza es que Mari.Time ofrezca nuevas pistas sobre cómo las influencias humanas, como la luz artificial y el cambio climático, afectan la estabilidad de los ecosistemas y sugiera formas de reducir los efectos.

El proyecto puede incluso ayudar a la investigación sobre la salud humana dada la creciente evidencia de que la luna afecta cosas como el sueño y la depresión.

"Muchas hormonas en las especies de gusanos que estudiamos tienen contrapartes humanas estrechamente relacionadas", dijo Tessmar-Raible.

Dijo que investigar los mecanismos del ciclo lunar en las especies marinas puede mejorar la comprensión de otros patrones mensuales. Estos incluyen el ciclo menstrual y los patrones de humor en ciertos trastornos mentales.

Noche y dia

La profesora Johanna Meijer, que investiga los relojes biológicos en la Universidad de Leiden en los Países Bajos, ha estado estudiando los ritmos circadianos en animales durante más de 30 años.

Según ella, queda mucho por descubrir sobre el reloj circadiano, incluido cómo funciona en especies diurnas o activas durante el día, como los humanos.

Si no quieres molestar a tu reloj, no puedes limitarte a mantenerte alejado de la luz azul.

Se sabe mucho más sobre los animales nocturnos porque tales especies, como los ratones que normalmente se usan en los laboratorios, han sido más fáciles de examinar a nivel molecular, según Meijer.

El proyecto DiurnalHealth, financiado con fondos europeos, que ella dirige explora las diferencias entre los animales diurnos y nocturnos.

Los ritmos circadianos están regulados por un grupo de células nerviosas en el hipotálamo conocido como núcleo supraquiasmático (SCN), que sirve como el reloj maestro del cuerpo.

Debido a que es sensible a la luz, el SCN ayuda a regular el ciclo sueño-vigilia al sincronizarse con la luz-oscuridad natural del ambiente.

Cuando se interrumpe el SCN, como durante los viajes de larga distancia o el trabajo por turnos, existe evidencia de que puede provocar una variedad de problemas de salud, incluidos trastornos del sueño, depresión, diabetes e incluso cáncer.

El trabajo pionero de Meijer sobre el SCN en roedores diurnos como la rata sudanesa y una especie de ardilla terrestre activa durante el día proporciona nueva información sobre cómo se generan y sincronizan los ritmos circadianos.

La investigación también ofrece información sobre cómo se utilizan las señales ambientales, como la luz, la temperatura y la actividad física, para ajustar el reloj interno del cuerpo.

"El SCN puede percibir la entrada de luz y también la entrada de comportamiento, y esta entrada de comportamiento puede fortalecer el reloj", dijo Meijer. '¿No es asombroso? Así que nuestro propio comportamiento es, de hecho, parte de un bucle de retroalimentación.

Esto significa que las señales externas podrían usarse potencialmente para corregir las interrupciones de los ritmos corporales internos. La luz es el primer candidato, pero también influyen otros factores como el ejercicio, la temperatura y los horarios de las comidas.

Niveles de luz, colores

Los avances en la tecnología de imágenes aprovechados por el equipo han hecho posible observar el SCN con un detalle sin precedentes.

Los hallazgos sugieren que las células de los roedores diurnos responden menos a la luz que las de sus primos nocturnos.

"Esto indica que para que los animales diurnos y los humanos tengan suficiente luz para su reloj, necesitan más que un animal nocturno", dijo Meijer.

En investigaciones separadas, los niveles de luz parecieron influir en la síntesis de serotonina en ratas diurnas más fuertemente que en las nocturnas. Dado que la serotonina afecta el estado de ánimo, las emociones y el apetito, estos hallazgos pueden tener implicaciones para los trastornos humanos como la depresión.

El equipo también encontró evidencia más directa de que el reloj circadiano se ve afectado por diferentes colores de luz, no solo por la parte azul del espectro visible, a la que a menudo se culpa por los efectos nocivos de las luces nocturnas artificiales y las pantallas en los dispositivos electrónicos.

La luz azul es conocida por alterar los ritmos circadianos y hacer que las personas se sientan alerta en lugar de cansadas. Pero, de los colores probados por el equipo, la luz verde y naranja también afectaron el reloj circadiano y solo el violeta mostró poco impacto.

"Es un poco una advertencia de que, si no quiere alterar su reloj, no puede simplemente mantenerse alejado de la luz azul", dijo Meijer.

Implicaciones en toda la Tierra

Lo que está surgiendo de ambos proyectos es una comprensión mucho más detallada de los mecanismos precisos de los relojes biológicos internos en los seres vivos y su importancia para la forma en que funcionan los seres humanos y otros animales.

Los hallazgos pueden conducir a recomendaciones nuevas y efectivas para mejorar los patrones de estilo de vida y proteger los entornos naturales.

Meijer enfatizó la importancia de cómo estas cosas afectan no solo a las personas sino también a todos los ecosistemas.

"Después de miles de millones de años de evolución, el ciclo de luz y oscuridad es bueno para los animales", dijo. "Ahora, estamos arrojando luz sobre la Tierra como si fuera inofensiva, y no lo es".

La investigación en este artículo fue financiada a través del Consejo Europeo de Investigación (ERC) de la UE. Si te ha gustado este artículo, considera compartirlo en las redes sociales.