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Investigadoras argentinas develan un misterio de los relojes biológicos
Las neuronas que los gobiernan se "abren" de día y se "cierran" de noche
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(Agencia CyTA).- Las ramificaciones de las neuronas de una zona del cerebro de la mosca Drosophila melanogaster se "abren" y se "cierran" en diferentes momentos del día controladas por un mecanismo interno que parece tener la misma precisión que los mejores relojes suizos. El descubrimiento, realizado por investigadoras argentinas, se publica PLOS Biology y abre el camino para profundizar el conocimiento sobre ese fenómeno poco conocido.
El reloj biológico es un mecanismo que coordina diferentes procesos fisiológicos y comportamientos complejos de los seres vivos de manera rítmica, en sintonía con claves ambientales como la luz y la oscuridad. Por ejemplo, regula los ciclos de actividad y descanso de la mosca utilizada como modelo de estudio, entre otras razones, por su semejanza con las fases de sueño y vigilia humanas. No hay un único reloj: están presentes en circuitos neuronales del cerebro y también en otros tejidos del cuerpo que se comunican entre sí.
"El reloj se pone en hora diariamente, y a su vez con la información del ambiente es capaz de decirle al organismo cuál es el mejor momento para realizar determinadas actividades", explicó Fernanda Ceriani, líder del trabajo y directora del Laboratorio de Genética del Comportamiento de la Fundación Instituto Leloir. Participaron también María de la Paz Fernández y Jimena Berni, del mismo Instituto. Todas pertenecen al Conicet.
El descubrimiento fue toda una sorpresa. Las investigadoras estaban estudiando otros fenómenos en el cerebro de la mosca. A partir de la observación de imágenes obtenidas mediante equipos de alta complejidad, notaron un cambio morfológico en los axones de las neuronas laterales ventrales, o LNv.
Al ritmo del reloj
Por la mañana, las "arborizaciones" de esas neuronas tienen un alto grado de ramificación, y a la noche adoptan una conformación cerrada. Si bien el fenómeno ha sido reconocido en otros contextos, como procesos de desarrollo, diferenciación sexual y aprendizaje, nunca se había demostrado que funcionara de manera circadiana (repitiéndose diariamente cada 24 horas).
"La demostración de que estos cambios persisten en condiciones constantes de laboratorio, y que dependen de la maquinaria molecular del reloj de la Drosophila, sugiere que esa plasticidad neuronal constituye un componente crítico de la forma en que el reloj comunica su tiempo al resto del cerebro", destacó Horacio de la Iglesia, experto mundial en cronobiología.
Para De la Iglesia, que es docente e investigador del Departamento de Biología de la Universidad de Washington en Seattle, Estados Unidos, el descubrimiento agrega un nivel de complejidad mayor a la forma en que las "neuronas reloj" se comunican entre ellas y comunican su tiempo al resto del organismo. Asimismo, abre un horizonte nuevo de preguntas, que "reorientará a varios laboratorios que estudian los ritmos circadianos en el mundo".
Trabajo en equipo
Existen varios grupos de neuronas que participan en el circuito del reloj biológico. Las LNv integran el de mayor jerarquía porque dirigen el ritmo de los demás grupos. Son las responsables de liberar un neuropéptido [sustancia que permite que las neuronas se comuniquen entre sí] denominado PDF hacia una región del cerebro de la mosca, el protocerebro dorsal.
Hasta ahora, lo único que se sabía es que al fallar la producción de PDF, las moscas se vuelven arrítmicas (no logran tener fases de actividad y descanso alternadamente). El equipo descubrió que las neuronas LNv son protagonistas también porque cambian ellas mismas el ritmo del reloj.
¿Cómo llegaron a la conclusión de que el fenómeno es regulado por el reloj biológico? Primero, observaron que ocurría en moscas silvestres que viven en ciclos diurnos, con períodos de 12 horas de luz, seguidos de 12 horas de oscuridad. Luego, confirmaron que también ocurría en moscas que viven en oscuridad completa, y así demostraron que el proceso no depende de las variables ambientales. Finalmente, comprobaron que no sucedía en moscas "arrítmicas".
"Lo maravilloso es que se trata de un circuito que está conectándose y desconectándose en momentos distintos del día. Es un montón de trabajo", destacó Ceriani. Una de las hipótesis que baraja el equipo de Ceriani para explicarlo es que el mismo regula la actividad eléctrica en distintos momentos del día, e influye en la información que deriva en los ciclos de sueño y vigilia.
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