Moscas, relojes y un Nobel

A las 9 de la mañana del 2 de octubre comenzaron a llegar varios mensajes de Whatsapp, hora extraña para un día lunes. Algo somnolienta empiezo a mirarlos. Un amigo periodista me invitaba a la radio a hablar del Nobel y el grupo de amigos de mi antiguo laboratorio también hablaba del afamado premio. Sin entender ni media palabra googleo “Nobel Prize 2017” y me encuentro con la noticia que el Premio Nobel de Medicina de este año ha sido otorgado a tres investigadores estadounidenses por su trabajo sobre los relojes biológicos en el modelo de la mosca de la fruta. Sin dar mucho crédito a lo que leía, busco el comunicado de prensa de los Premios y efectivamente, ahí estaba: “Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young, por sus descubrimientos de los mecanismos moleculares que controlan los ritmos circadianos” (for their discoveries of molecular mechanisms controlling the circadian rhythm). ¡Una noticia maravillosa!, al menos para mí.

Un preciso reloj

 Hace ya bastantes millones de años, una rotación completa de la Tierra dura 24 horas (en realidad 24 horas y unas diezmilésimas de segundo), que se distribuyen en una fase de luz y una de oscuridad, cuya duración depende de la latitud y la época del año. A diferencia del clima, por ejemplo, la alternancia del día y la noche es altamente predecible y los seres vivos desarrollamos, a lo largo de nuestra historia evolutiva, un mecanismo que nos permite saber qué hora es, aunque no podamos ver directamente si en el cielo están el sol o las (otras) estrellas. A este mecanismo lo llamamos el reloj circadiano.

Nuestro conocimiento del tema comenzó, científicamente hablando, en el siglo XVIII, cuando un francés llamado Jean Jacques d’Ortous de Mairan hizo una interesante observación en una planta de Mimosa pudica: durante el día, las hojas de la planta estaban erguidas, mientras que al llegar la noche languidecían. La planta parecía “darse cuenta” si era día o noche. Pero de Mairan no se quedó solo con la observación. Para su experimento, puso la planta en un gabinete donde no podía llegarle luz y observó el comportamiento de sus hojas. Sorprendentemente, las hojas continuaban irguiéndose en el día y languideciendo en la noche, aunque no pudieran detectar la luz del exterior. Aunque de Mairan no pensó de inmediato en un reloj biológico, esta observación fue el inicio del campo que conocemos como cronobiología.

Con el tiempo, más y más estudios comenzaron a demostrar la existencia de algún tipo de marcador de tiempo en muchos más organismos, incluyendo otras plantas, bacterias, hongos y animales de todos los tipos. De alguna forma, durante la evolución, los seres vivos generaron una adaptación, con variantes estructurales para cada grupo, pero con una sola finalidad: marcar el tiempo. Este reloj que funciona dentro de nosotros nos permite anticiparnos a los eventos que ocurren durante el día o la noche y además, sincronizar todos los procesos que suceden dentro de nuestro cuerpo.

Insecto modelo

Los ganadores del Nobel trabajaron toda su carrera en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). ¿Por qué una mosca? Bueno, este animalito es un modelo de estudio en muchas disciplinas, no solamente en cronobiología. El hecho que sea un organismo fácil de mantener, de reproducir y que conozcamos mucho de su genética lo hace ideal para estudiar muchos temas, entre ellos el reloj circadiano.

Aunque vemos los efectos del reloj circadiano en nuestra fisiología y nuestra conducta, como las hojas de la planta o despertar sin alarma a las 6:30 de la mañana un domingo, las bases del reloj circadiano se encuentran en el interior de las células, más específicamente en la interacción entre algunos genes específicos y sus proteínas. En términos simples, en las células existen genes, llamados genes reloj, que codifican proteínas que se acumulan durante una parte del día y disminuyen durante la otra. Estas proteínas controlan su propia formación regulando la expresión de sus propios genes, en un ciclo que dura aproximadamente 24 horas. Los investigadores galardonados descubrieron los primeros genes reloj y sus proteínas en la mosca, propusieron el mecanismo cíclico que permitía explicar los ritmos circadianos, e inspiraron a muchos otros científicos en todo el mundo para descubrir cada vez más acerca de este reloj, ya no solo en la mosca sino en muchos otros organismos, incluyendo a los humanos.

El tiempo futuro

Actualmente, el campo de la cronobiología abarca muchas áreas y modelos de estudio. Investigamos los ritmos no solo circadianos (los que duran 24 horas), sino también circanuales (de un año o estacionales) o circamareales (muy importantes para los seres marinos). Conocemos buena parte de los relojes moleculares de hongos, bacterias, plantas y animales. Podemos explicar algunos de los procesos que ocurren en los organismos que se reproducen en ciertas épocas del año. Sabemos que hay medicamentos que pueden ser administrados a algunas horas del día y no otras. Y, aunque aún nos falta mucho para poder comprender cabalmente cómo funcionamos, comprendemos que el cuerpo humano se organiza temporalmente, estudiamos la importancia de esta sincronización, y sabemos que al cambiar esta organización temporal, nos enfermamos.

¿Por qué es una noticia maravillosa? Porque hará que esta área de estudio sea más visible, ya que es bastante poco conocida, incluso entre los mismos científicos. Porque inspirará a más personas a estudiar los ritmos biológicos y de esta forma, aumentará nuestro conocimiento sobre el tema. Así, nos daremos cuenta que no solo importa lo que hagamos sino también cuándo lo hacemos. Porque, para nuestra salud, no es lo mismo trabajar de noche que de día, no da igual la hora a la que comemos, no es irrelevante la cantidad de luz que recibamos ni a qué hora nos exponemos a ella, y no podemos cuidarnos cabalmente si no consideramos el tiempo como un factor importante.

Esperemos que muchas líneas de investigación en ciencia se dirijan hacia la cronobiología, inspiradas por una mosca y un reloj.

 

Javiera Castro Faúndez
Dra. en Ciencias Biomédicas
Fundación Chile Hace Ciencia