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Un nuevo estudio nos acerca a comprender cómo funcionan los relojes biológicos de las criaturas marinas.

relojes biológicos

Créditos de las imagenes: Caleb Jones.

Casi todos los organismos tienen un reloj biológico interno que sincroniza su comportamiento con el entorno en el que viven.

Los relojes biológicos endógenos siguen los principales ritmos cíclicos: la transición de 24 horas con influencia solar de día y de noche, la marea de 12.4 horas de subida y bajada de las mareas que se rige por el ciclo lunar y los cambios estacionales anuales.

Un estudio exhaustivo sobre la ritmicidad de las lapas – moluscos intermareales móviles – empleando observaciones de campo y de laboratorio, y montando un transcriptoma orientado al reloj – muestra que de la misma manera que estos animales se comportan con un ritmo de marea, también lo son la mayoría de sus genes expresados ??en un ritmo de marea (y no circadiano), incluidos algunos genes que se pensaba que desempeñaban un papel importante en los relojes / tiempos circadianos.

Los organismos que viven en aguas poco profundas están supuestamente influenciados por los ciclos lunares y mareomotrices en mayor medida que los solares.

Como su nombre lo indica, la ritmica circa (aproximadamente) de la marea es un ritmo ~ 12.4 horas después de la oscilación de la marea con mareas altas y bajas que se alternan aproximadamente cada seis horas.

En consecuencia, los organismos intermareales suelen estar cubiertos por agua durante parte del día y expuestos el resto del tiempo. Habiendo evolucionado en este tipo de entorno, presumiblemente ha sido una fuerza motriz muy fuerte para que puedan adaptar un reloj de marea endógeno.

Innumerables estudios realizados durante el siglo pasado han ayudado a establecer una comprensión integral de cómo funciona el reloj circadiano y, lo que es más importante, qué genes están involucrados en su tic-tac.

Estos estudios se han llevado a cabo predominantemente en los organismos modelo biológicos habituales, pero se han expandido en los últimos años en otras especies del “mundo real”, como los corales tropicales, los monos arbóreos y muchos otros de hábitats de gran extensión.

La vida en la tierra comenzó su viaje en el mar, presumiblemente influenciada en gran medida por el ciclo de las mareas, que tal vez pasó a evolucionar en un ciclo de 24 horas.

Entonces, para entender cómo funciona el tiempo, es importante entender primero cómo funciona en el mar, particularmente en aguas poco profundas.

En un estudio transcriptómico, el primero en su clase, llevado a cabo durante cuatro años, los investigadores de la Universidad de Bar-Ilan se propusieron examinar ampliamente la ritmicidad de la Cellana, una lapa intermareal.

El objetivo de este estudio fue utilizarla para comprender el paisaje temporal de un mundo manifestado por dos fuertes ritmos exógenos, ciclos circadianos y de marea, y su impacto en los relojes biológicos del organismo.

Hasta la fecha, se han realizado muy pocos estudios en este ámbito y aún se sabe poco o nada sobre la base molecular de la ritmicidad de las mareas.

Los resultados de sus hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Scientific Reports.

A lo largo del estudio, los investigadores recolectaron cientos de miles de imágenes a través de una configuración de cámara desplegada en la costa de Eilat en el sur de Israel.

La configuración de la cámara monitoreó a una población de lapas durante varios años, día y noche.

Pocos estudios han llevado a cabo un muestreo de alta resolución a largo plazo del comportamiento de los animales en un entorno tan desafiante como la zona de mareas.

Se cuantificaron porciones de estos datos, que muestran que estas lapas tienen una rítmica de marea robusta y curiosamente solo exhiben un componente circadiano de su comportamiento solo en un momento particular del año.

Los investigadores luego quitaron las lapas de su hábitat natural de mareas altas y bajas y las llevaron al laboratorio, donde las mantuvieron en condiciones constantes, es decir, sin señales de marea ni circadianas, para establecer que realmente poseen un reloj interno y no solo se comportan a tono con el aumento y la caída de las mareas.

Los investigadores predijeron correctamente que si el organismo tenía un reloj interno, continuaría comportándose como la marea en el laboratorio, y así lo hicieron.

Las lapas se mantuvieron en estas condiciones constantes durante períodos de tiempo más largos con el fin de desincronizar su ritmo.

Luego, los investigadores montaron un acuario con un nuevo mecanismo que los rociaba con agua cada 12,4 horas, imitando el ciclo de las mareas.

Este procedimiento una vez más arrastró las lapas a un ritmo que imita a lo que están expuestas en la naturaleza.
 
“Establecimos que las lapas tienen un ritmo de marea. En condiciones de laboratorio, no tuvieron en cuenta el ciclo diurno y nocturno en absoluto”, dice Yisrael Schnytzer, de la Facultad de Ciencias de la Universidad Bar-Ilan. quien condujo la investigación como parte de su disertación doctoral bajo la supervisión del Prof. Yair Achituv y el Prof. Oren Levy.

Posteriormente, los investigadores regresaron a Eilat y tomaron muestras de lapas de una roca cada cuatro horas en el transcurso de 48 horas en dos ocasiones distintas.

Querían obtener un muestreo de alta resolución que ayudaría a descifrar el patrón de expresión de los genes de las lapas en el transcurso del tiempo.

Los investigadores trabajaron en colaboración con el Dr. Mali Salmon-Divon en la Universidad de Ariel, así como con Hiba Waldman Ben Asher en la Universidad Bar-Ilan, quien armó el transcriptoma.

“Descubrimos que muchos más genes se expresan en el ritmo de marea en lugar de ritmo circadiano, lo que no es sorprendente según lo que vimos en el mar y en el laboratorio”, dice Schnytzer.

Esto está en contraste con estudios previos que han sugerido que incluso en la zona de marea el ciclo circadiano es el dominante.

Más importante aún, los investigadores encontraron que ninguno de los genes del reloj circadiano central exhibía un ritmo circadiano típico.

Eran en su mayoría arrítmicos, una observación que ha sido observada por otros que estudian organismos marinos no modelo, particularmente aquellos que residen en la zona de las mareas.

Sin embargo, encontraron que algunos genes que se sabe que tienen una conexión con el reloj circadiano, aunque no en su núcleo, exhibieron una ritmica de la marea.

“Esto nos lleva a creer que los relojes de marea y circadianos son uno y el mismo y que hay una cierta plasticidad en la forma en que estos genes se expresan bajo diferentes condiciones ambientales, o que al menos algunos de los” putativos “reloj circadiano los genes están involucrados en ambos mecanismos de sincronización, pero el núcleo del maremoto todavía nos evade … “, dice Schnytzer.

Hasta la fecha, estos investigadores son los primeros en realizar un estudio tan completo que combina observaciones a largo plazo en la naturaleza, así como también el laboratorio respaldado por una investigación transcriptómica.

Han proporcionado más pistas, incluida una lista de verificación de los genes posiblemente conectados al “reloj” de marea, que nos acercan un paso más para comprender cómo funciona este mecanismo evasivo que, como se indicó anteriormente, tal vez sea anterior a nuestro reloj.

 
 

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