Imagen: Julio Cerezo / Gizmodo en Espa√Īol

Todos tenemos una noci√≥n intuitiva de lo que es el reloj biol√≥gico, ese cron√≥metro interno que adapta nuestra fisiolog√≠a a las diferentes fases del d√≠a y hace que experimentemos trastornos como el jet lag cuando se produce un cambio temporal en nuestro entorno. Pero ¬Ņc√≥mo funciona exactamente?

Aunque suene a sabidur√≠a popular, es pura qu√≠mica: de verdad existe un ‚Äúreloj‚ÄĚ en el organismo que regula con precisi√≥n funciones como el comportamiento, los niveles hormonales, el sue√Īo, la temperatura corporal y el metabolismo. Tambi√©n hay indicios de que un desajuste cr√≥nico entre nuestro estilo de vida y el ritmo dictado por ese reloj biol√≥gico acarrea un mayor riesgo de sufrir ciertas enfermedades. Los cient√≠ficos Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young, ganadores del Premio Nobel de Medicina 2017, elucidaron con los a√Īos el funcionamiento interno de ese sistema. Esto es lo que descubrieron.

Los ritmos circadianos

La vida en la Tierra est√° adaptada a la rotaci√≥n del planeta. Plantas, animales y seres humanos somos capaces de anticiparnos al d√≠a y la noche para ajustar nuestro ritmo biol√≥gico en consecuencia. Esto no es nuevo. En el siglo XVIII, el astr√≥nomo Jean Jacques d‚ÄôOrtous de Mairan se dio cuenta de que ciertas plantas abr√≠an sus hojas durante el d√≠a y las cerraban durante la noche. Se pregunt√≥ qu√© pasar√≠a si la planta fuera colocada en oscuridad constante y descubri√≥ que, independientemente de la luz del sol, las hojas segu√≠an abri√©ndose y cerr√°ndose cada 24 horas. Las plantas parec√≠an tener su propio reloj biol√≥gico. No tardamos en darnos cuenta de que estas oscilaciones biol√≥gicas eran una caracter√≠stica com√ļn de la mayor√≠a de organismos vivos, incluidos los animales.

Advertisement

Viajamos hasta los a√Īos 60. Por aquel entonces, el explorador franc√©s Michel Siffre pasaba largos periodos de tiempo viviendo bajo tierra, sin reloj ni luz solar, con el fin de estudiar sus propios ritmos biol√≥gicos. En una ocasi√≥n estuvo seis meses dentro de una cueva y su ritmo natural se estableci√≥ un poco por encima de las 24 horas, aunque a veces se extend√≠a hasta las 48 horas. Tambi√©n en los 60, los investigadores J√ľrgen Aschoff y R√ľtger Wever metieron a un pu√Īado de personas en un b√ļnker de la Segunda Guerra Mundial y comprobaron que la mayor√≠a ten√≠a un ritmo biol√≥gico de entre 24 y 25 horas, aunque algunos se extend√≠an hasta las 29 horas. Fue en aquella √©poca cuando el bi√≥logo Franz Halberg, el principal impulsor de la cronobiolog√≠a, acu√Ī√≥ la expresi√≥n ‚Äúritmos circadianos‚ÄĚ a partir de los t√©rminos circa (‚Äúalrededor‚ÄĚ) y diem (‚Äúd√≠a‚ÄĚ).

El gen periodo

Pero ¬Ņqu√© causa esos ritmos circadianos? En los a√Īos 70, el genetista Seymour Benzer y su estudiante Ronald Konopka se preguntaron si pod√≠a ser un gen, y trabajaron con moscas de la fruta para demostrar que las mutaciones de un hipot√©tico gen bautizado como ‚Äúperiodo‚ÄĚ pod√≠a alterar los ritmos circadianos de estos molestos insectos. No fue hasta 1984 que Jeffrey Hall y Michael Rosbash, de la Universidad Brandeis en Boston, y Michael Young, de la Universidad Rockefeller en Nueva York, consiguieron aislar el gen usando moscas de la fruta.

Advertisement

Los investigadores demostraron que el gen periodo codifica una proteína llamada PER, cuyos niveles oscilan en un ciclo de 24 horas en sincronía con el ritmo circadiano. La proteína PER se acumula en la célula durante la noche y luego se degrada durante el día. Los ganadores del Nobel identificaron además otros componentes proteicos que conforman un preciso mecanismo de relojería dentro de la célula que conocemos popularmente como reloj biológico.

Un mecanismo que se regula solo

El siguiente objetivo era comprender c√≥mo se generaban y manten√≠an las oscilaciones circadianas del reloj biol√≥gico. Hall y Rosbash cre√≠an que la prote√≠na PER inhib√≠a su propia s√≠ntesis con un circuito de retroalimentaci√≥n que bloqueaba el gen periodo, pero para ello ten√≠a que llegar al n√ļcleo celular, donde se encontraba el material gen√©tico. ¬ŅC√≥mo llegaba hasta all√≠?

Advertisement

En 1994, Michael Young descubri√≥ un segundo gen que codificaba una prote√≠na llamada TIM y que era corresponsable de los ritmos circadianos. En su estudio, Young demostr√≥ que cuando TIM se un√≠a a PER, las prote√≠nas eran capaces de entrar en el n√ļcleo de la c√©lula para bloquear la actividad del gen periodo y cerrar el circuito inhibitorio de retroalimentaci√≥n.

Una nueva ciencia

Hoy sabemos que una gran parte de nuestros genes están regulados por ese mecanismo que llamamos reloj biológico. Muchas funciones de la fisiología han sido cuidadosamente calibradas a nivel celular por nuestro ritmo circadiano para adaptarse a las diferentes fases del día. También sabemos que estos ciclos endógenos establecen una relación muy estable con los ciclos ambientales, y por eso pueden fallar si pasamos varios meses enterrados en una cueva.

Advertisement

La biología circadiana se ha convertido en un campo de investigación vasto y dinámico, con implicaciones para nuestra salud y bienestar. El reloj biológico influye incluso en cómo nos afectan y cómo se mueven los fármacos dentro del organismo. Ahora entendemos por qué volar hacia el este provoca más jet lag que hacerlo hacia el oeste, cuál es la mejor hora para tomar un café o por qué a veces nos cuesta irnos a la cama aunque tengamos que madrugar. Gracias al trabajo de Hall, Rosbash y Young, el cuerpo humano tiene un misterio menos.