En latitudes templadas, el momento adecuado es crucial para casi todos los seres vivos: las plantas brotan con la llegada de la primavera, las abejas conocen los mejores momentos para visitar las flores, la gente se cansa por la noche y se despierta de nuevo por la mañana.El cambio entre la luz y la oscuridad, el día y la noche, es el ritmo al que todos los seres vivos deben adaptarse si quieren sobrevivir y reproducirse. Los relojes circadianos les ayudan a lograr esto regulando el mecanismo de cronometraje en cada organismo y ajustándolo a los cambios.
Publicación en Biología actual
Pero lo que sucede en entornos donde el ciclo diurno y nocturno ya no sigue el ritmo típico de 24 horas como en las regiones polares, cuando el crepúsculo es seguido directamente por el amanecer o cuando el sol está bajo sobre el horizonte solo por unos pocoshoras cada día? Los científicos del Departamento de Neurobiología y Genética de la Universidad de Würzburg han analizado estas preguntas; la Dra. Pamela Menegazzi estuvo a cargo del estudio. El equipo ha publicado sus resultados en el último número de Biología actual .
"Los relojes circadianos con una periodicidad de aproximadamente 24 horas permiten que los animales se adapten a los ciclos diurnos y nocturnos. Sin embargo, si estos relojes son demasiado rígidos, esto podría ser una desventaja al adaptarse a entornos débilmente rítmicos como las regiones polares,"Menegazzi describe los antecedentes del nuevo estudio. Explica que se sabe que varias especies de latitudes altas que viven en el extremo norte o sur ya no adaptan sus actividades a un ritmo de 24 horas, sino que han adoptado un comportamiento arrítmico".
Dos posibles explicaciones
En el Departamento de Neurobiología y Genética, se trata del reloj circadiano de Drosophila, también conocida como la mosca de la fruta común. La mosca ofrece varias ventajas para los científicos: su genoma es fácilmente accesible para las intervenciones y su estructura cerebral es relativamente simplepero los principios moleculares son los mismos que en los humanos. Además, solo 150 neuronas forman la base del reloj circadiano de la mosca, cuyas funciones son bien conocidas en su mayor parte. Las especies de Drosophila se encuentran en todo el mundo. Incluso prosperanlatitudes muy altas donde exhiben el patrón típico de actividad arrítmica. También se encuentran en regiones subárticas donde son capaces de ajustar su actividad nocturna al período a veces muy largo del crepúsculo.
Se desconocía anteriormente qué mecanismos moleculares en el sistema de reloj de las moscas son responsables de estas adaptaciones regionales. Se discutieron dos modelos: "La arritmicidad podría deberse a una pérdida de la oscilación molecular dentro del reloj maestro o, alternativamente, a una faltael vínculo entre este reloj maestro y sus estructuras subordinadas podría ser responsable ", dice Pamela Menegazzi.
Comparando dos especies de moscas
Para responder a esta pregunta, Menegazzi y su equipo realizaron lo que probablemente sea el primer análisis comparativo entre géneros. Además de Drosophila, los científicos estudiaron Chymomyza, un género de moscas de vinagre que se separó de Drosophila hace unos cinco millones de años para colonizar con éxito amboslatitudes bajas y altas. Los científicos eligieron este enfoque para observar más de cerca las adaptaciones evolutivas del reloj circadiano que facilitan la vida de los animales en el Ártico y el subártico.
El resultado: "Ambas explicaciones son igualmente válidas", dice Menegazzi. Al menos los hallazgos biológicos moleculares de este estudio respaldan esta suposición. En Drosophila ezoana, por ejemplo, la pérdida de la función del reloj molecular en el reloj maestro facilitó la adaptacióna vivir en latitudes altas. El resultado es el mismo en Chymomyza costata pero debido a un eslabón perdido entre el reloj maestro y su salida. "Esto sugiere que la capacidad de mantener la ritmicidad conductual se ha perdido más de una vez durante la evolución de los Drosophilidaefamilia ", concluye el científico.
Los ritmos fuertes pueden ser una desventaja
En su estudio, los científicos examinaron un viejo concepto de cronobiología que dice que los relojes circadianos deben tener ciertas propiedades, a saber, un ritmo de 24 horas, la capacidad de sincronizarse con estímulos externos y otra propiedad que los científicos llaman "autosuficiente"lo que significa la capacidad de mantener intrínsecamente un ritmo a largo plazo. "Cada vez es más evidente que muchos organismos que no son organismos modelo estándar no poseen todas estas características", dice Menegazzi.
Al mismo tiempo, los resultados respaldan la hipótesis largamente sostenida de que los ritmos de comportamiento fuertes pueden ser una desventaja en entornos débilmente rítmicos como las regiones polares. Además, ayudan a los científicos a comprender cómo los animales se adaptan a diferentes nichos ecológicos y qué características podríanser beneficioso en ambientes extremos. Los investigadores creen que identificar las características que podrían ser necesarias para colonizar con éxito las altas latitudes podría ser aún más relevante a la luz del cambio climático.
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Materiales proporcionado por Universidad de Würzburg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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