Relojes biológicos: Un mecanismo que despierta interés en todas las épocas

AGENCIA CYTA-INSTITUTO LELOIR

Antes de que los científicos del siglo XX descubrieran la existencia de relojes biológicos en los seres vivos, quienes trabajaban la tierra siglos atrás habían percibido que algunas plantas de una misma especie tenían tiempos diferentes de desarrollo, conocimiento que podían emplear para hacer rendir los cultivos.

El conocimiento de esos mecanismos se profundiza cada día. Investigadores argentinos publican en Nature el papel de una proteína en la regulación del reloj biológico.

Un sinfín de funciones corporales de los seres vivos poseen ritmos que se relacionan con la luz, la temperatura del día y las variaciones estacionales. Tal es el caso del período sueño y vigilia o las etapas de germinación y floración en plantas, entre tantos otros ejemplos.

“Esos ritmos se establecen en función de las necesidades internas de los organismos y también en concordancia con la adaptación que deben realizar en un planeta que gira alrededor del Sol en 24 horas. Ese ajuste entre los ritmos biológicos y los cambios de luz y temperatura se realiza a través de los relojes biológicos que han ido evolucionando a lo largo del tiempo”, explicó a la Agencia CyTA el doctor Marcelo Yanovsky, director del laboratorio de Genómica Vegetal del Instituto Leloir. Y agregó: “Los relojes biológicos son un conjunto de genes –presentes en una población determinada de células– cuya actividad ordena temporalmente las respuestas fisiológicas y los comportamientos de los seres vivos a lo largo de los días y de las estaciones.”

Si bien hoy en día se han logrado significativos avances científicos que explican a nivel molecular y genético el modo en que funcionan algunas de las piezas de los relojes biológicos, hace muchos siglos atrás –cuando no se disponían de las herramientas tecnológicas de la actualidad– los agricultores hallaron plantas de la misma especie que florecían en diferentes momentos pese a que crecían en la misma latitud. “Si bien no sabían que esas diferencias se debían a variaciones genéticas, en cierta forma intuyeron que esas plantas tenían diferencias de funcionamiento en sus relojes biológicos”, subrayó Yanovsky que también es profesor asociado de la Facultad de Agronomía (UBA) e investigador de CONICET. Y continuó: “Una vez reconocida esa diferencia, los agricultores seleccionaron plantas que tardaran o no en florecer, para que por ejemplo, se adaptasen a la luz y el clima de regiones mediterráneas o en zonas situadas más al sur o el norte, y de esa forma mejorar la producción. De acuerdo a los relojes biológicos de los ejemplares de cultivos de interés, los iban seleccionando y cultivando en distintas latitudes”.

El experimento del astrónomo francés

En el siglo XVIII, el astrónomo francés Jean Jacques D‘ortous De Mairan observó que las hojas de las plantas estaban extendidas durante el día y se replegaban durante la noche. “Luego de poner una maceta con una de sus plantas en sitios sin luz durante varios días, constató que las hojas de las plantas continuaban extendiendo y retrayéndose en la oscuridad. De este modo, descubrió que las plantas tenían mecanismos endógenos de medición de tiempo, es decir, relojes biológicos”, destacó Yanovsky. Y agregó: “Fue a mediados de los años 50´s que en la comunidad científica se da un consenso de que los organismos biológicos tienen relojes biológicos que regulan - junto con otros factores. - los ritmos de una gran cantidad de procesos fisiológicos. Posteriormente con el avance de las técnicas de la biología molecular, y otras herramientas, comenzaron a descubrirse caminos moleculares y genes involucrados en el funcionamiento de los relojes biológicos.”

Una pieza del reloj en común

Un reciente estudio, cuyo autor responsable es el doctor Yanovsky, reveló un hecho científico singular. “Descubrimos que una misma proteína – la PRMT5 (Arginina Metil Transferasa 5)-regula aspectos claves de la expresión genética del reloj biológico de las plantas Arabidopsis thaliana y de la mosca Drosophila, es decir, que está presente en vegetales y animales”, subrayó el científico del CONICET. Y continuó: “Para identificar la función de esa proteína en el reloj biológico estudiamos moscas y plantas mutantes cuyo gen –que codifica para la proteína PRMT 5- estaban alterados. En estos casos las plantas tenían un ciclo de 27 horas y no de 24 horas como sucede en plantas normales. Por otra parte, las moscas mutantes tenían completamente modificado el período de sueño-vigilia.”

Los autores principales de ese estudio –publicado en Nature el 20 de octubre en versión on line y el 4 de noviembre en versión impresa- son la licenciada Sabrina Sanchez, del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA) y el doctor Ezequiel Petrillo, del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE). También participaron investigadores de la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, del Instituto de Biología Molecular de Barcelona., España, y de la Universidad Dundee, Escocia.

Sobre el trabajo publicado en Nature, el doctor Diego Golombek, director del laboratorio de Cronobiología de la Universidad Nacional de Quilmes, que no participó en la investigación, destacó que “ilumina un aspecto completamente novedoso de la regulación del reloj: la posibilidad de splicing alternativo de algunos de sus componentes centrales. Si bien había datos previos sobre este tipo de mecanismo en otros modelos (como la expresión del gen per en moscas), esta es la primera relación directa con el reloj circadiano en plantas. Sin duda es un trabajo pionero que coloca a la cronobiología argentina en un lugar muy relevante internacionalmente”.

Según explicó Yanovsky, si se logran comprender cuáles son los genes y cómo interactúan al regular el funcionamiento del reloj biológico, “esta sincronía se podría incrementar y facilitar y hacerla de una manera mas racional y más eficiente. Este tipo de conocimientos podrían tener aplicaciones importantes en el sector agropecuario, por ejemplo, seleccionando determinados ejemplares de cultivos que de adapten al clima, a las estaciones y precipitaciones de determinada región.”

Por otra parte, la investigación publicada en Nature –que incluyó el estudio de plantas e insectos– resalta la importancia que está adquiriendo el estudio de principios básicos de la biología de plantas con el propósito de comprender, entre otras cosas, el desarrollo de enfermedades que ocurren en humanos. Robert Tjian, presidente del Howard Hughes Medical Institute (HHMI) -uno de los organismos que financió la investigación del grupo del doctor Yanovsky-,“ha señalado que no hay dudas que los biólogos vegetales tienen un gran potencial para ayudar a encontrar soluciones a diferentes problemas sociales. “Por tal motivo, el HHMI ha creado un nuevo programa que destinará 75 millones de dólares durante los próximos cinco años para financiar a 15 investigadores norteamericanos en el área de la biología vegetal”, afirmó Yanovsky.

TOMADO DE ARGENPRESS.INFO