1.3.5. El reloj circadiano

El funcionamiento. El reloj circadiano (cerca-diario) es manejado por un complejo de genes y sus proteínas que oscilan siguiendo un ciclo solar. Es un juego de concentración de varias proteínas, en el cual la caída por debajo de un umbral activa la producción y la acumulación por encima de otro umbral, la interrumpe. Las proteínas se desintegran a un ritmo conocido hasta que llegan al umbral inferior. En las plantas hay un grupo de 10-20 genes que forman bucles de retroalimentación en cada célula de la planta. Se sincronizan con los cambios en la luz y temperatura. En las plantas, la muerte (senescencia) o renacimiento es un mecanismo de relojería. El amarillo de las hojas se produce cuando se reciclan las moléculas, conservando los nutrientes para la próxima temporada. El envejecimiento debe coordinar un reloj diario con un reloj que determina los cambios en el ciclo diario. La duración del día y la intensidad de luz permiten pasar del receso al crecimiento (etiolación).

La simplicidad del reloj. El reloj circadiano más simple tiene 5 proteínas y está en una cianobacteria (Synechococcus elongatus). Quizás tenga 3.000 Ma de historia. En aquel entonces, los organismos que tenían defensas contra los oxidantes (peroxirredoína) tendrían una ventaja ante el aumento del oxígeno en la atmósfera. Los antioxidantes trabajan como un reloj circadiano porque indican la cantidad de oxígeno liberado por la fotosíntesis. Otra cianobacteria (género Arthrospira) tiene proteínas circadianas que se pueden reproducir en un tubo de ensayo y en ausencia de las células vivas. Basta con una solución de proteínas y alimento (ATP), para generar un reloj circadiano que funciona durante semanas. Cuánto tiempo medir. Los relojes circadianos parecen haber evolucionado al menos cuatro veces en bacterias, algas, hongos y animales. /// Un estudio analizó formaciones rocosas correlacionadas con el clima y modelos del sistema solar. Se encontró que hace 1.400 Ma la Luna estaba a 341.000 km de distancia (40.000 km más cerca). Cuanto más cerca está la luna, más rápido gira la Tierra. En aquel momento el día tenía 18,7 horas. El reloj circadiano de aquel entonces debía tener ese período de tiempo. Aun hoy algunos organismos tienen relojes que marcan otros tiempos. La levadura de cerveza (Saccharomyces cerevisae) tienen 8 ciclos respiratorios de 3 horas donde el consumo de oxígeno aumenta y disminuye. Los mecanismos de tiempo que persisten son los que la selección natural filtró, pudiendo haber intentado y rechazado otros tipos y ritmos. Hay casos de organismos marinos que siguen un reloj lunar o un temporizador con la marea. /// Un estudio obligó a vivir a las arañas tejedoras de telas en la total oscuridad. Se averiguó que el ritmo circadiano natural es de 18 horas, por lo que deben reajustar el ciclo en 6 horas cada día. Los relojes cortos pueden ser útiles al alertar temprano por la madrugada antes que empiecen las amenazas.

Los usos del reloj. Una ventaja es crear un cronograma de producción de moléculas. La producción en ráfagas es más eficiente que trabajar poco en forma continua. Las plantas ajustan su ritmo circadiano diario midiendo la cantidad de azúcares producidos por fotosíntesis, una medición indirecta de la luz solar. /// En un estudio se inhibió la producción de azúcares mediante fotosíntesis, y se encontró que se desaceleró el reloj interno entre dos y tres horas. El estudio de la cebada