Durante los meses de frío intenso, los animales enfrentan serios retos para sobrevivir. Muchas especies modifican sus patrones de actividad, reproducción y conducta ante los cambios estacionales. Sin embargo, hasta ahora no se conocía con exactitud el mecanismo que conecta las señales del entorno con estas adaptaciones biológicas.
Un grupo de científicos de la Washington State University (WSU) ha dado a conocer un descubrimiento que transforma la manera de entender cómo los seres vivos “congelan” sus relojes biológicos en un estado invernal para afrontar las condiciones climáticas adversas. Los investigadores identificaron un mecanismo molecular clave en los animales.
Durante años, especialistas de distintas ramas han tratado de descifrar la forma en que el denominado “reloj circadiano” –el sistema que gobierna los ciclos diarios de vida– asimila datos sobre la duración del día, la temperatura y otros indicadores para activar programas estacionales completos: migración, hibernación, letargo reproductivo, entre otros. El misterio radicaba en el enlace molecular entre los estímulos externos y el comportamiento estacional, una interrogante que seguía abierta en la ciencia contemporánea.
La investigación más reciente, publicada en la revista Science Advances, detalla un sistema de “bloqueo invernal” fundamentado en la modificación de un gen esencial del reloj circadiano en insectos. Esta estrategia permite a los animales ahorrar energía durante el invierno y, según subrayan los autores, sugiere posibles aplicaciones para la salud humana y el control de plagas, aunque el hallazgo se ha comprobado únicamente en animales de laboratorio, según lo indicado en el comunicado oficial de la WSU.
El mecanismo molecular del “bloqueo invernal” en animales
El avance científico se fundamenta en el estudio de Drosophila melanogaster, la conocida mosca de la fruta. Los expertos descubrieron que el gen timeless (tim), componente fundamental del reloj circadiano, pasa por un proceso llamado splicing alternativo. A través de este mecanismo, un mismo gen puede producir proteínas diferentes según las circunstancias del entorno.
“Puede reorganizarse en un estado invernal que ayuda a los animales a permanecer en ese modo hasta que el entorno favorezca retomar las actividades de verano”, explicaron en el comunicado de la Washington State University.
En palabras sencillas, el “splicing alternativo” es el proceso mediante el cual una secuencia genética genera diversas variantes de proteínas, al cortarse y unirse de forma distinta varios segmentos del ARN mensajero.
En este caso, durante el invierno predomina una versión del gen tim –la isoforma tim-sc– que produce una proteína capaz de modificar los ritmos diarios de la mosca y detiene la reproducción. El estudio señala que esta isoforma actúa como un “candado invernal” molecular, manteniendo inactivos los procesos fisiológicos hasta que aumentan las horas de luz y la temperatura.
“Durante años, hemos estudiado lo que esencialmente es la versión de verano del reloj”, precisó Sergio Hidalgo, profesor asistente de la Facultad de Medicina Veterinaria de la WSU College of Veterinary Medicine. “Este trabajo demuestra que el reloj puede remodelarse en invierno, generando un sistema que opera de manera diferente y ayuda a los animales a sostener un programa invernal”, agregó.
Ajustes a nivel celular y repercusiones biológicas
El estudio detalla que, en condiciones de frío y días cortos, la proteína TIM-SC resultante del splicing alternativo se ubica mayormente en el núcleo de las células cerebrales que controlan el reloj. Esta nueva disposición desencadena cambios en cadena: se reduce la presencia del neuropéptido PDF (factor pigmento-dispersante), se alteran los patrones diarios de actividad y se genera una pausa en el desarrollo reproductivo.
“Lo que encontramos es que la configuración invernal evita el aumento del PDF que suele producirse en condiciones estivales, manteniendo a las moscas en estado de arresto reproductivo y con patrones de locomoción invernales”, indicó el equipo investigador, de acuerdo con el comunicado oficial.
Estos resultados, según explicaron los autores, se obtuvieron a partir de experimentos con líneas genéticas de moscas especialmente modificadas para expresar de manera exclusiva una u otra variante del gen tim.
La investigadora Audrey Berry, coautora del trabajo y exalumna de la WSU, participó en las pruebas que confirmaron que las moscas “bloqueadas” en modo invernal continuaban en ese estado incluso cuando se les devolvían condiciones de verano. “Si la hipótesis del candado invernal es correcta, incluso bajo condiciones estivales la presencia permanente de la isoforma invernal debe imponer el programa de reposo”, explicó.
Proyecciones a futuro y cautela sobre la aplicación en humanos
La relevancia del mecanismo descrito va más allá del mundo de los insectos. Los científicos de la Washington State University creen que procesos similares podrían ocurrir en otras especies, como insectos plaga o transmisores de enfermedades como los mosquitos.
“Comprender cómo determinan el momento de entrar y salir de estos estados puede ofrecer nuevas herramientas para interrumpir las poblaciones de plagas y controlar enfermedades”, afirmaron los autores.
El trabajo aporta conocimiento sobre la plasticidad molecular de los relojes biológicos en animales. La conexión entre mecanismos moleculares y fenómenos macroscópicos, destacan los autores, podría ser aprovechada en el desarrollo de nuevas estrategias para la agricultura y la medicina.
Fuente: Infobae
