Los relojes circadianos deben ser flexibles y deben poder adaptarse a las condiciones ambientales variables. De lo contrario, sería imposible que los seres vivos cambien sus patrones de actividad cuando los días se vuelvan más cortos como sucede ahora. Después de todo, Drosophila,también conocida como la mosca de la fruta común, ya no necesita una larga siesta en otoño para protegerse del calor excesivo y los depredadores como en pleno verano, al menos en nuestras latitudes. Al mismo tiempo, la mosca debe cambiar su pico de actividad nocturnaalgunas horas hacia adelante si no quiere terminar zumbando en la oscuridad.
Para que la mosca de la fruta se adapte a los ritmos cambiantes de día y de noche, su reloj circadiano debe poder procesar señales externas, llamadas zeitgebers, que se utilizan para sincronizar las propiedades moleculares y fisiológicas del organismo. La luz es elZeitgeber más importante que la mosca usa para esto.
Publicación en Biología actual
Los científicos del Departamento de Neurobiología y Genética de la Universidad de Würzburg han estado investigando la interacción de la luz, los fotorreceptores y los relojes circadianos en la mosca de la fruta durante algún tiempo. Titular de la silla, Charlotte Förster, junto con su ex colega Matthias Schlichting, quienActualmente trabaja en la Universidad de Brandeis Massachusetts, EE. UU., ahora han descubierto nuevos y sorprendentes detalles de esta interacción. Presentan los resultados de su investigación en la edición actual de Biología actual .
"En mamíferos, una combinación de la vía tradicional de fotorreceptores bastones y conos de la retina y el fotorreceptor circadiano melanopsina en las células ganglionares de la retina permite el ajuste fino de la sincronización del reloj", explica Charlotte Förster. Ella dice que hay unmecanismo comparable en Drosophila: "Los ojos compuestos, los ojales extrarretinianos Hofbauer-Buchner y el criptocromo del fotorreceptor circadiano trabajan todos juntos en el proceso de sincronización de la luz", el profesor resume el resultado central del estudio publicado recientemente.
Se sabe por estudios anteriores cómo funciona el criptocromo fotorreceptor. Ubicado en células nerviosas especiales, las llamadas neuronas del reloj, interactúa con la proteína del reloj intemporal durante la exposición a la luz, lo que lleva a la degradación de la proteína.vuelve el reloj a cero. Sin embargo, se sabe menos sobre el intercambio entre los ojos de la mosca de la fruta y las neuronas del reloj y cómo se media la diferente duración del día.
Experimentos con diferentes duraciones del día
Para su estudio, los científicos trabajaron con diferentes especímenes de moscas de la fruta. Utilizaron moscas sanas, moscas sin ojos y moscas que carecían de pigmentos visuales específicos, las llamadas rodopsinas. Durante los experimentos de laboratorio, los insectos estuvieron expuestos a diferentescondiciones de luz: a una duración constante del día de 24 horas, los investigadores extendieron el período de luz en incrementos de dos horas de doce a un máximo de 20 horas y observaron los patrones de actividad de los respectivos grupos de moscas.
Resultó que la actividad de los insectos cambió con el aumento de la duración del período de luz del día. Cuando los períodos de luz y oscuridad se alternan regularmente cada doce horas, que corresponde a un día típico en el ecuador, las moscas sanas se activan dos veces: alrededor delhora del "amanecer" y antes de la "puesta del sol" simulada. A medida que los días se alargan, la actividad de la tarde también se retrasa y la "siesta", el período de descanso del mediodía, se extiende.El aumento de la luz del día, el pico de actividad en la noche se desvía de la puesta de sol simulada y es mucho más temprano en algunos casos. La mayor desviación ocurre cuando el período de luz del día es de 20 horas, probablemente porque las moscas nunca se enfrentan a tales condiciones en su entorno natural.
Descubrimiento en el ojo compuesto
Mientras buscaban los mecanismos moleculares y neuronales que usa la mosca de la fruta para "ajustar" su reloj circadiano, los neurobiólogos tuvieron que realizar numerosos experimentos. Los experimentos con moscas de la fruta que carecían de estos ojos demostraron quelos ojos compuestos juegan un papel clave. Su pico de actividad también se retrasó a medida que aumentó la duración del período de luz diurna, pero mucho menos que en sus familiares que lo vieron. Se realizaron más experimentos para determinar qué células receptoras y pigmento visual son responsables de esto.todos, cada faceta del ojo compuesto de la mosca tiene ocho células receptoras y cinco rodopsinas, por lo que los científicos desactivaron selectivamente las células individuales hasta que quedó claro que las células receptoras 8 y las rodopsinas 5 y 6 que se produjeron allí eran sus objetivos.
Los científicos luego investigaron cómo la señal de luz llega al cerebro de la mosca de la fruta y cómo viaja desde allí a las neuronas del reloj. Sorprendentemente, descubrieron que mientras la señal se transporta a través de las llamadas "pequeñas neuronas del reloj lateral" durante ""períodos de luz moderados, viaja a través de" grandes neuronas de reloj lateral "en los experimentos de luz de 20 horas." Aunque el reloj circadiano de la mosca de la fruta es comparativamente pequeño con solo 150 neuronas, el sistema general tiene una gran plasticidad ", recapitula Charlotte FörsterLos resultados del estudio y ella explica que esta plasticidad neuronal es necesaria para permitir que los animales se adapten rápidamente a diferentes condiciones.
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Materiales proporcionado por Universidad de Würzburg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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