El 10 de diciembre de 2017 Jeffrey Hall, Michael Rosbash, y Michael Young recibieron el Nobel de Medicina .
En los años 80, Rosbash y Hall comenzaron a colaborar en la Universidad de Brandeis, en Boston, Estados Unidos, para seguir estudiando el reloj biológico de la mosca de la fruta.
En 1984, ambos, en colaboración con Michael Young, de la Universidad Rockefeller de Nueva York, aislaron en la mosca un gen llamado period gene (gen del período), implicado en el ciclo.
Después descubrieron que este gen contiene instrucciones para fabricar una proteína llamada PER.
Los niveles de la proteína PER oscilan durante un ciclo de 24 horas: aumentan durante la noche y disminuyen durante el día.
Cuando aumentan, se desactiva el gen del periodo y el reloj biológico marcha más lento.(retro-alimentación negativa). Cuando un gen da lugar va a dar lugar a un producto y hay suficiente cantidad de ese gen, la retro-alimentación hace que no se produzca más.
Si la PER disminuye, el reloj corre más rápido.
La variación de los niveles de la PER es una de las razones por las que algunas personas son como alondras matutinas y otras son noctámbulas.
Pero la PER no es la única que interviene en el ciclo biológico.
En 1994, Michael Young, de la Universidad Rockefeller, explica la Asamblea del Nobel, descubrió un gen llamado timeless (atemporal), que fabrica la proteína TIM.
Esta se encarga de llevar a la PER hasta el gen del periodo para desactivarlo durante la noche.
Young identificó otro gen llamado doubletime (tiempo doble), que produce la proteína DBT, que según la Asamblea, "retrasa la acumulación de PER".
A corto plazo, su alteración afecta la formación de la memoria. A largo plazo, causa desórdenes del sueño, aumenta el riesgo de enfermedades como la diabetes tipo 2, cáncer y enfermedades del corazón.
¿Qué significa circadiano?
La palabra circadiano se refiere a lo que pertenece a un periodo de 24 horas, es decir, el tiempo que tarda la tierra en dar un giro o vuelta alrededor de su eje de rotación. En biología se aplica especialmente a la repetición rítmica de ciertos fenómenos que se dan en los organismos vivos, más o menos a la misma hora de cada día. Estos ritmos pueden persistir aun cuando al organismo se le aísle de la exposición de los ciclos de luz y obscuridad diarios.
El vocablo circadiano está compuesto de dos términos latinos: circa (alrededor, hacia, acerca de, aproximadamente), proveniente de circum (alrededor de, hacia), de circus (anillo) y su diminutivo circulum (anillo pequeño, círculo). Más dies (día, tanto en el sentido de periodo de 24 horas, como aplicado al periodo de claridad, que transcurre desde el alba hasta el anochecer), y por último, el sufijo también latino -anus, -inus (-ano, - ino, ya castellanizado), que indica 'pertenencia, relación o relacionado a. Así que se puede interpretar textualmente como "lo perteneciente o relacionado (-ano) a lo que sucede aproximadamente o alrededor de (circe) un intervalo o periodo de 24 horas o un día (dies).
En 1984, ambos, en colaboración con Michael Young, de la Universidad Rockefeller de Nueva York, aislaron en la mosca un gen llamado period gene (gen del período), implicado en el ciclo.
Después descubrieron que este gen contiene instrucciones para fabricar una proteína llamada PER.
Los niveles de la proteína PER oscilan durante un ciclo de 24 horas: aumentan durante la noche y disminuyen durante el día.
Cuando aumentan, se desactiva el gen del periodo y el reloj biológico marcha más lento.(retro-alimentación negativa). Cuando un gen da lugar va a dar lugar a un producto y hay suficiente cantidad de ese gen, la retro-alimentación hace que no se produzca más.
Si la PER disminuye, el reloj corre más rápido.
La variación de los niveles de la PER es una de las razones por las que algunas personas son como alondras matutinas y otras son noctámbulas.
Pero la PER no es la única que interviene en el ciclo biológico.
En 1994, Michael Young, de la Universidad Rockefeller, explica la Asamblea del Nobel, descubrió un gen llamado timeless (atemporal), que fabrica la proteína TIM.
Esta se encarga de llevar a la PER hasta el gen del periodo para desactivarlo durante la noche.
Young identificó otro gen llamado doubletime (tiempo doble), que produce la proteína DBT, que según la Asamblea, "retrasa la acumulación de PER".
A corto plazo, su alteración afecta la formación de la memoria. A largo plazo, causa desórdenes del sueño, aumenta el riesgo de enfermedades como la diabetes tipo 2, cáncer y enfermedades del corazón.
¿Qué significa circadiano?
La palabra circadiano se refiere a lo que pertenece a un periodo de 24 horas, es decir, el tiempo que tarda la tierra en dar un giro o vuelta alrededor de su eje de rotación. En biología se aplica especialmente a la repetición rítmica de ciertos fenómenos que se dan en los organismos vivos, más o menos a la misma hora de cada día. Estos ritmos pueden persistir aun cuando al organismo se le aísle de la exposición de los ciclos de luz y obscuridad diarios.
El vocablo circadiano está compuesto de dos términos latinos: circa (alrededor, hacia, acerca de, aproximadamente), proveniente de circum (alrededor de, hacia), de circus (anillo) y su diminutivo circulum (anillo pequeño, círculo). Más dies (día, tanto en el sentido de periodo de 24 horas, como aplicado al periodo de claridad, que transcurre desde el alba hasta el anochecer), y por último, el sufijo también latino -anus, -inus (-ano, - ino, ya castellanizado), que indica 'pertenencia, relación o relacionado a. Así que se puede interpretar textualmente como "lo perteneciente o relacionado (-ano) a lo que sucede aproximadamente o alrededor de (circe) un intervalo o periodo de 24 horas o un día (dies).
¿Qué son los ritmos circadianos?
Los ritmos circadianos son cambios físicos, mentales y conductuales que siguen un ciclo diario, y que responden, principalmente, a la luz y la oscuridad en el ambiente de un organismo. Dormir por la noche y estar despierto durante el día es un ejemplo de un ritmo circadiano relacionado con la luz. Los ritmos circadianos se encuentran en la mayoría de los seres vivos, incluidos los animales, las plantas y muchos microbios diminutos. El estudio de los ritmos circadianos se llama cronobiología.
¿Qué son los relojes biológicos?
Los relojes biológicos son el dispositivo de tiempo innato de un organismo. Se componen de moléculas específicas (proteínas) que
interactúan en las células de todo el cuerpo. Los relojes biológicos se encuentran en casi todos los tejidos y los órganos. Los investigadores han identificado genes parecidos en personas, moscas de la fruta, ratones, hongos y muchos otros organismos que son responsables de producir los componentes del reloj.
¿Los relojes biológicos son lo mismo que los ritmos circadianos?
No, pero están relacionados. Los relojes biológicos producen ritmos circadianos y regulan su programación.
¿Qué es el reloj principal?
El reloj principal en el cerebro coordina todos los relojes biológicos de un ser viviente al mantenerlos sincronizados. En los animales vertebrados, incluidos los seres humanos, el reloj principal es un grupo de aproximadamente 20.000 neuronas que forman una estructura llamada núcleo supraquiasmático o NSQ. El NSQ está ubicado en una parte del cerebro llamada hipotálamo y recibe información directa de los ojos.
¿El cuerpo produce y mantiene sus propios ritmos circadianos?
Hay factores naturales en el cuerpo que producen ritmos circadianos; sin embargo, las señales del ambiente también los pueden afectar. La principal señal que influye en los ritmos circadianos es la luz del día, la cual puede activar y desactivar los genes que controlan la estructura molecular de los relojes biológicos. El cambio de los ciclos de luz-oscuridad puede acelerar, desacelerar o reiniciar los relojes biológicos, así como los ritmos circadianos.
¿Los ritmos circadianos afectan las funciones corporales y la salud?
Sí. Los ritmos circadianos pueden influir en los ciclos de sueño-vigilia, la secreción hormonal, los hábitos alimentarios y la digestión, la temperatura corporal, y otras funciones importantes del cuerpo. Los relojes biológicos que funcionan rápida o lentamente pueden producir ritmos circadianos alterados o anormales. Los ritmos irregulares se han relacionado con varias afecciones médicas crónicas, como trastornos del sueño, obesidad, diabetes, depresión, trastorno bipolar y trastorno afectivo estacional.
¿Cómo se relacionan los ritmos circadianos con el sueño?
Los ritmos circadianos nos ayudan a determinar nuestros patrones de sueño. El reloj principal del cuerpo o NSQ controla la producción de melatonina, una hormona que hace dar sueño. Este recibe información sobre la luz que entra en los nervios ópticos, los cuales trasmiten información de los ojos al cerebro.
Cuando hay menos luz (como por la noche) el NSQ le dice al cerebro que produzca más melatonina para hacer que le dé sueño. Los investigadores estudian cómo el trabajo por turnos y la exposición a la luz de dispositivos móviles en la noche pueden alterar los ritmos circadianos y los ciclos de sueño-vigilia.
¿Cómo se relacionan los ritmos circadianos con el desajuste horario?
Las personas sufren desajuste horario cuando un viaje les afecta los ritmos circadianos. Al pasar por diferentes zonas horarias, los relojes biológicos serán diferentes del tiempo local; por ejemplo, si vuela en dirección este de California a Nueva York, “pierde” tres horas. Cuando se despierta a las 7:00 a.m. en la costa este, sus relojes biológicos todavía están funcionando con la hora de la cosa oeste; por lo tanto, se siente de la forma en que se sentiría a las 4:00 a.m. Sus relojes biológicos se reiniciarán, pero esto suele tomar unos días.
¿Cómo los investigadores estudian los ritmos circadianos?
Los científicos aprenden sobre los ritmos circadianos al estudiar a seres humanos
o al usar organismos con genes del reloj biológico parecidos, incluso moscas de la fruta y ratones. Los investigadores que realizan estos experimentos pueden controlar el ambiente del sujeto al alterar los períodos de luz y oscuridad. Luego, buscan cambios en la actividad de los genes u otras señales moleculares. Esta investigación nos ayuda a comprender cómo funcionan y mantienen el tiempo los relojes biológicos.
Los científicos también estudian organismos con ritmos circadianos irregulares para identificar qué componentes genéticos de sus relojes biológicos pueden estar dañados.
¿Cómo contribuye la investigación sobre el ritmo circadiano a la salud de los seres humanos?
La comprensión de lo que hace funcionar los relojes biológicos puede conducir a tratamientos para los trastornos del sueño, la obesidad, los trastornos mentales, el desajuste horario y otros problemas de salud. También puede mejorar las formas en que las personas se ajustan al trabajo por turnos en la noche. Una mayor comprensión sobre los genes responsables de los ritmos circadianos también nos ayudará a entender los sistemas biológicos y el cuerpo humano.
Realizado por:
Alejandro Lama Urbano.
José Luis Sánchez Jiménez.
