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 de día y de noche influenciada por el sol, la marea de 12.4 horas en aumento ycaída de las mareas que se rige por el ciclo lunar y los cambios estacionales anuales.
Los organismos que viven en aguas poco profundas están presumiblemente influenciados por los ciclos lunares y de mareas en mayor medida que los solares y, por lo tanto, exhiben principalmente ritmos circatidales, en lugar de circadianos. Como su nombre lo indica, la ritmicidad de las mareas circa aproximadamente es una~ Ritmo de 12.4 horas después de la oscilación de las mareas con sus mareas altas y bajas que se alternan aproximadamente cada seis horas. En consecuencia, los organismos intermareales suelen estar cubiertos de agua durante parte del día y expuestos el resto del tiempo. Habiendo evolucionado en este tipo depresumiblemente, el medio ambiente ha sido una fuerza impulsora muy fuerte para que adapten 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 funcionamiento. Estos estudios se han realizado predominantemente en los organismos modelo biológicos habituales, pero se han expandido en los últimos añosaños en otras especies del 'mundo real', como los corales tropicales, los monos arbóreos y muchos otros de hábitats de gran alcance.
La vida en la tierra comenzó su viaje en el mar, presumiblemente influenciada en gran medida por el ciclo de las mareas, que quizás evolucionó a un ciclo de 24 horas. Por lo tanto, para entender cómo funciona el tiempo, es importante entender primerocómo funciona en el mar, particularmente en sus aguas poco profundas.
En un primer estudio transcriptómico realizado en su tipo durante cuatro años, los investigadores de la Universidad de Bar-Ilan se propusieron examinar ampliamente la ritmicidad de Cellana rota, una lapa intermareal. El objetivo de este estudio era utilizar C.gire para comprender el paisaje temporal de un mundo manifestado por dos ritmos exógenos fuertes, los ciclos circadianos y de mareas, y su impacto en el / los reloj / s biológicos del organismo. Hasta la fecha, se han realizado muy pocos estudios en este ámbito y todavía son pocosno se sabe nada sobre la base molecular de la ritmicidad de las mareas. Los resultados de sus hallazgos se publicaron hoy en la revista Informes científicos .
Durante el transcurso del estudio, los investigadores recolectaron cientos de miles de imágenes a través de una configuración de cámara personalizada desplegada en la orilla del mar de Eilat en el sur de Israel. La configuración de la cámara monitoreó una población de lapas durante varios años, día y noche. Pocos estudioshan llevado a cabo un muestreo a largo plazo y de alta resolución del comportamiento de los animales en un entorno tan desafiante como la zona de las mareas. Se cuantificaron partes de estos datos, que muestran que estas lapas tienen una robusta ritmicidad de las mareas, y curiosamente solo exhiben un componente circadiano parasu comportamiento solo en una época particular del año.
Luego, los investigadores retiraron las lapas de su hábitat natural de mareas altas y bajas y las llevaron al laboratorio, donde fueron mantenidas en condiciones constantes, es decir, sin señales de marea o circadianas, para establecer que realmente poseen unreloj interno y no solo se comportan en sintonía con el aumento y la caída de las mareas. Los investigadores predijeron correctamente que si el organismo tiene un reloj interno, continuará comportándose de la manera de las mareas en el laboratorio, y así lo hicieron.luego se mantuvieron en estas condiciones constantes durante períodos de tiempo más largos para desincronizar su ritmicidad. Luego, los investigadores instalaron un acuario con un mecanismo novedoso que los roció con agua cada 12,4 horas, imitando el ciclo de las mareas.lapas a un ritmo que imita al que están expuestos 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 Vida Mina y Everard Goodman en Bar-IlanUniversity, que realizó la investigación como parte de su tesis doctoral bajo la supervisión del Prof. Yair Achituv y el Prof. Oren Levy.
Los investigadores posteriormente regresaron a Eilat y tomaron muestras de las lapas de una roca cada cuatro horas en el transcurso de 48 horas en dos ocasiones separadas. Querían obtener un muestreo de alta resolución que ayudara a descifrar el patrón de expresión del gen de las lapasen el transcurso del tiempo.
Los investigadores trabajaron en colaboración con el Dr. Mali Salmon-Divon en la Universidad de Ariel, así como con el Dr. Hiba Waldman Ben Asher en la Universidad de Bar-Ilan que ensamblaron el transcriptoma. También colaboraron con el Prof. Michael Hughes y el Dr. Jiajia Li, en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, que realizó el análisis de la ritmicidad del transcriptoma. "Encontramos que se expresan muchos más genes en un ritmo de marea que en un ritmo circadiano, lo cual no es sorprendente en base a lo que vimos en el mar y en el mar.laboratorio ", dice Schnytzer. Esto contrasta con estudios previos que han sugerido que incluso en la zona de mareas el ciclo circadiano es el dominante. Más importante aún, los investigadores encontraron que ninguno de los genes centrales del reloj circadiano exhibía un ritmo circadiano típico.Eran principalmente arrítmicos, una observación que ha sido vista 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 son kSin embargo, para tener una conexión con el reloj circadiano, aunque no en su núcleo, exhibió una marea rítmica.
"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 en diferentes condiciones ambientales, o que al menos algunos de los" supuestos "los genes del reloj circadiano están involucrados en ambos mecanismos de temporización, sin embargo, el núcleo del reloj de marea 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 el laboratorio respaldado por una investigación transcriptómica. Han proporcionado más pistas, incluida una lista de verificación de genes posiblemente conectados a la marea"reloj", que nos acerca un paso más a la comprensión de cómo funciona este mecanismo evasivo que, como se indicó anteriormente, tal vez es anterior a nuestro propio reloj.
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Materiales proporcionados por Universidad de Bar-Ilan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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