Nuestros ritmos circadianos dependen de la luz, pero también de la temperatura, ¿cómo es posible que en verano no se descontrole nuestro sueño? Es un truco de la física.
Aunque no lo notemos, nuestros cuerpos funcionan siguiendo un reloj interno llamado reloj biológico, que se basa en ritmos de aproximadamente 24 horas conocidos como ritmos circadianos. Estos ritmos regulan desde el sueño hasta la temperatura corporal. Su funcionamiento está ligado a oscilaciones en la actividad de ciertos genes, controlando la producción de mRNA (el mensajero genético que indica a las células qué proteínas fabricar). Como en muchas reacciones químicas, la velocidad de estos procesos puede depender de la temperatura. Sin embargo, el reloj biológico logra mantener su precisión incluso en condiciones térmicas variables. Este fenómeno se conoce como compensación de temperatura, y ahora, un estudio ha descubierto que su secreto podría estar en una distorsión sutil pero eficaz de los ritmos moleculares.
El equipo de Gen Kurosawa, del Centro RIKEN de Ciencias Matemáticas y Teóricas Interdisciplinarias (iTHEMS) en Japón, ha arrojado nueva luz sobre cómo nuestro reloj biológico logra mantenerse constante a lo largo del día, incluso cuando cambian las temperaturas. Usando herramientas de la física teórica, los investigadores descubrieron que la clave está en una ligera “deformación” en la forma de las oscilaciones de los niveles de mRNA, las moléculas que ayudan a traducir la información genética en proteínas. Esta deformación, denominada distorsión de la onda o waveform distortion, hace que los ritmos de los genes cambien de forma en temperaturas más altas, sin alterar la duración total del ciclo de 24 horas.
¿Por qué esto es relevante? Normalmente, las reacciones químicas —como las implicadas en la producción y descomposición del mRNA— se aceleran con el calor. Pero si nuestro reloj biológico hiciera lo mismo, perderíamos la sincronía con el día y la noche. Kurosawa y su equipo utilizaron un método matemático conocido como grupo de renormalización, común en física de partículas, para modelar cómo los niveles de mRNA cambian con el tiempo y cómo esos cambios se ven afectados por la temperatura. Lo que descubrieron es que, cuando la temperatura sube, la forma de la oscilación del mRNA se vuelve asimétrica: los niveles aumentan rápidamente pero disminuyen más lentamente. A pesar de este cambio en la forma, el tiempo total del ciclo se mantiene estable.
Para comprobar que esta predicción teórica se da también en seres vivos, el equipo analizó datos experimentales de moscas de la fruta y ratones. Y efectivamente, los ritmos de mRNA en estos animales mostraban la distorsión de onda predicha a temperaturas más altas. Esto confirma que este mecanismo es real y que es crucial para mantener la constancia del reloj interno.
Pero eso no es todo. Los científicos también observaron que esta distorsión afecta cómo responde el reloj biológico a señales externas como la luz y la oscuridad. Cuanto más distorsionada es la forma de la onda, más estable se vuelve el reloj interno, haciendo que sea menos sensible a cambios en los ciclos de luz. Esta resistencia a las señales externas podría explicar por qué, por ejemplo, algunas personas se adaptan peor al jet lag o a los turnos nocturnos.
Según Kurosawa, este hallazgo abre nuevas posibilidades de investigación. Comprender qué mecanismos moleculares ralentizan la caída de los niveles de mRNA (el corazón de esta distorsión) podría ayudarnos a entender mejor problemas como el insomnio, el desfase horario y cómo el envejecimiento afecta nuestro reloj interno. También podría explicar diferencias individuales en cómo cada cuerpo percibe el tiempo.
A largo plazo, los investigadores creen que medir el grado de distorsión de la onda en los genes del reloj biológico podría convertirse en una herramienta para diagnosticar trastornos del sueño o incluso evaluar el envejecimiento biológico. Más aún, este tipo de patrón oscilante podría encontrarse en otros sistemas cíclicos de la naturaleza, más allá del ámbito biológico. Como concluye Kurosawa, “podríamos estar viendo una regla universal de los ritmos en sistemas complejos.”
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