13/02/2018

El reloj biológico del coral, 1/2


Oren Levy, Profesor en la Facultad de Ciencias de la Vida y Director del Laboratorio de Ecología Molecular Marina (LMME) en la Universidad Bar-Ilan en Israel, embarcó en Palaos durante el leg  organizado por el Centro Científico de Mónaco (CSM). Focus sobre los mecanismos de un reloj particular, en una entrevista en dos partes.

¿Qué es un "reloj biológico" y qué sabemos sobre él?

La vida en la Tierra ha evolucionado a través de ciclos diurnos y nocturnos, causados ​​por la rotación de nuestro planeta. En respuesta a estos cambios cíclicos, la mayoría de los organismos ha desarrollado unos relojes endógenos, que les permiten anticipar los ritmos diarios y estacionales, y ajustar sus procesos bioquímicos, fisiológicos y de comportamiento. Entre las propiedades mejor conservadas de estos relojes está la capacidad de reaccionar a los cambios regulares de luz y temperatura, y también a las señales intensas de temperatura. Los relojes biológicos, también llamados ritmos circadianos, giran continuamente, manteniendo una periodicidad de aproximadamente 24 horas bajo estímulos constantes, o en ausencia de señales externas; Por ejemplo, bajo una luz, una oscuridad, o una temperatura constantes. Por lo tanto, el oscilador continuará, de modo autónomo, hasta que el reloj desaparezca  progresivamente debido a la ausencia prolongada de señales externas.

¿Todos los organismos tienen un reloj biológico?

Prácticamente todo, sí. Su mecanismo es similar en todos los organismos, desde el más simple hasta el humano, pero los componentes que lo hacen funcionar pueden ser muy diferentes. Una de las funciones más importantes del reloj biológico es la "anticipación". Esto significa que la organización sabe dónde encontrarse o qué hacer en el momento correcto, sin esperar que suceda el cambio, y que, por lo tanto, se está preparando para los cambios que se avecinan.
¿Cuáles son los orígenes del reloj circadiano?

Hay varias hipótesis sobre los factores que conducen a la evolución de los relojes circadianos. Sin embargo, al estar presentes en todos los reinos de la vida, deben haber evolucionado muy temprano. Los relojes pueden haber aparecido inicialmente para minimizar el daño causado por los rayos UV en el ADN, asegurando que la reproducción tenga lugar en la oscuridad. La prueba es provista por la presencia universal de proteínas sensibles a la luz azul en todos los organismos, incluidos los corales.

¿Cómo funciona este reloj biológico en los organismos marinos?

La vida ha evolucionado en el Océano, un ecosistema gobernado por una multitud de ciclos ambientales. Al igual que los organismos terrestres, es importante, para adaptarse, que los organismos marinos puedan anticipar eventos cíclicos futuros. Sin embargo, las especies que habitan en entornos costeros enfrentan patrones temporales mucho más complejos, dominados por los ciclos mareales y lunares. A diferencia de los ciclos de 24 horas observados en organismos terrestres, las plantas y los animales intermareales, (que viven tanto en marea alta como en marea baja, en el área que se cubre y se cubre alternativamente, el estran) presentan ritmos conductuales, metabólicos y reproductivos, adaptativos, de 12.4 horas, sincronizados con las mareas, a través de señales relevantes, como turbulencia, vibración, luz de luna, salinidad y fluctuaciones de temperatura. Estos ritmos, que giran continuamente, sugieren la presencia de un reloj circamareal endógeno.

¿El reloj biológico ayuda a los organismos marinos a adaptarse a la marea?

Sí, permite a los organismos saber cuándo será marea baja. Entonces, antes de que eso suceda, los cangrejos, por ejemplo, ya se están preparando para salir. Muchos ciclos de comportamiento, como la reproducción o la alimentación, están relacionados con el cambio en este ciclo geofísico. Todos los relojes biológicos tienen los mismos 3 componentes. Primero, lo que llamamos la entrada, la información procedente del entorno. Puede ser la marea, la luz u oscuridad, la comida. Son las "señales" que sincronizan el reloj biológico interno. El segundo componente es el mecanismo responsable del procesamiento de la información del entorno. El tercer componente es la salida: de lo que el reloj es responsable, como el desove de los corales o la alimentación de cangrejos.

Entonces, ¿la salida puede expresarse de diferentes maneras?

Sí, la salida rítmica puede ser la expresión de genes, una secreción hormonal, un cambio metabólico o de comportamiento, etc. En humanos, sabemos que muchos parámetros están influenciados por los relojes biológicos: nuestras actividades aumentan la temperatura de nuestro cuerpo; el apareamiento; Nuestro sistema endocrino; Nuestro rendimiento deportivo. Todos estos factores están controlados por este tipo de mecanismo.

¿Por qué estudia el reloj biológico de coral?

Quería saber cómo los corales programan su desove con tanta precisión, año tras año, siempre al mismo tiempo. ¿Qué mecanismo entra en juego? ¿Cómo hacen? Estas son las preguntas que quería responder. Durante mi postdoctorado, trabajé en el Laboratorio Marino de Heron Island, de la Universidad de Queensland, Australia. El primer trabajo fue buscar fotoreceptores (proteínas específicas) lo suficientemente sensibles como para detectar los cambios en la luz tenue (como al atardecer y a la luz de la luna), lo que probablemente sincroniza el reloj biológico del coral, para que ponga sus huevos en buenas condiciones de luz.

¿Lograron aislar la proteína que estaban buscando?

Sí, encontramos 2 tipos de proteínas llamadas criptocromos. Una de ellas era más sensible durante las noches de luna llena que bajo la luz de la luna nueva. Sabemos por el estudio de otros organismos que estos criptocromos proporcionan información al reloj biológico de muchos organismos modelos. Esta proteína es única, porque es común al mecanismo del reloj biológico de los organismos en todos los grupos evolutivos.

Noëlie Pansiot