El reloj biológico regula la actividad de células y organismos unicelulares

Dos estudios recientes, publicados por la revista Nature, y realizados por científicos de la Universidad de Cambridge y de la Universidad de Edimburgo han profundizado en los conocimientos que hasta ahora se tenían acerca de los “ritmos circadianos”.

Estos ritmos son los que controlan los patrones de la actividad cotidiana y estacional de los organismos, desde los ciclos de sueño hasta las migraciones de las mariposas. Es decir, son los ritmos biológicos que determinan ciertas variables del cuerpo, en intervalos regulares de tiempo.

Ritmo celular sin ADN

Todos los animales, las plantas y probablemente todos los organismos muestran algún tipo de variación rítmica fisiológica (tasa metabólica, producción de calor, floración, etc.) que suele estar asociada con un cambio ambiental rítmico (el día y la noche, por ejemplo).

La primera de las investigaciones fue realizada por investigadores del Institute of Metabolic Science de la Universidad de Cambridge. En ella, lo que los investigadores lograron identificar por vez primera fueron ritmos de 24 horas en los glóbulos rojos de la sangre.

Este hallazgo resulta significativo porque desde siempre se había asumido que los ritmos circadianos estaban relacionados con el ADN y la actividad genética, pero –a diferencia de la mayoría del resto de las células del cuerpo- los glóbulos rojos no tienen ADN.

Según declaraciones de uno de los autores de esta investigación, el neurocientífico de la Universidad de Cambridge, Akhilesh Reddy, aparecidas en un comunicado de dicha Universidad, ahora “sabemos que el reloj circadiano existe en todas nuestras células”. Si no fuera por él, nada coordinaría las actividades celulares cotidianas, explica el científico.

Implicaciones múltiples

Reddy añade que: “Las implicaciones de este descubrimiento para la salud son múltiples. Ya sabíamos que los relojes circadianos desestabilizados (por ejemplo, como consecuencia de turnos en el trabajo o del jet-lag) están asociados a trastornos metabólicos como la diabetes, a problemas de salud mental e incluso al cáncer”.

“Aumentando nuestro conocimiento sobre cómo funciona el reloj celular las 24 horas del día, esperamos que la relación con estos y otros trastornos sea aclarada. A largo plazo, estos nuevos conocimientos podrían propiciar el desarrollo de novedosas terapias, en las que no podríamos ni haber pensado hace tan sólo un par de años”, concluye el investigador.

Para su estudio, los científicos incubaron, a temperatura corporal y en la oscuridad, glóbulos rojos obtenidos de voluntarios sanos. En intervalos de varios días, los científicos tomaron muestras de estos glóbulos rojos.

Después, analizaron en estas muestras los niveles de unos marcadores bioquímicos producidos por la sangre (unas proteínas llamadas peroxiredoxinas). De esta forma, descubrieron que las peroxiredoxinas seguían un ciclo de 24 horas.

Presentes también en antiguas formas de vida

En un segundo estudio, realizado por investigadores de las Universidades de Edimburgo y Cambridge y del Observatorio Oceanológico de Banyuls, en Francia, se descubrió un ciclo similar, de 24 horas, en algas marinas, concretamente en la llamada Ostreococcus tauri, que es un género de alga verde unicelular perteneciente a la clase Prasinophyceae.

En este caso, los investigadores constataron la presencia de los ritmos circadianos muestreando durante varios días peroxiredoxinas presentes en estas algas, a intervalos regulares.

Cuando las algas fueron mantenidas en la oscuridad, su ADN (la Ostreococcus tauri presenta un núcleo con 14 cromosomas lineales) dejó de estar activo, pero las algas mantuvieron sus relojes circadianos en funcionamiento, a pesar de la ausencia de actividad genética.

El director de esta investigación y director de la Escuela de Ciencias Biológicas de la Universidad de Edimburgo, Andrew Millar, afirma que el presente estudio “demuestra que los relojes biológicos son mecanismos antiguos que han estado con nosotros durante miles de millones de años de evolución. Deben ser mucho más importantes y sofisticados de lo que previamente creíamos”.

Millar añade que “se necesitarán más investigaciones para determinar cómo estos relojes se desarrollaron en el ser humano – y probablemente en la mayoría de los seres vivos terrestres- y el papel que tienen en el control de nuestros cuerpos”.