RITMOS CIRCADIANOS EN CIANOBACTERIAS:
Algunos funcionamos mejor
de día y otros lo hacen mejor de noche.
Somos como alondras o búhos.
No significa ser mejor o peor.
Nos sirve para organizarnos y rendir al máximo.
No significa ser mejor o peor.
Nos sirve para organizarnos y rendir al máximo.
Casi todos los organismos vivos, incluso algunas especies bacterianas, manifiestan ritmos circadianos, (del latín circa, alrededor y dianos, día).
Estos ritmos son llamados
así porque presentan procesos biológicos en períodos de 24 hs., con
alternancias de luz y oscuridad.
Se manifiestan en todos los niveles de
organización...
...celular (expresión de los genes, actividad eléctrica, síntesis y
liberación de neurotransmisores),
...fisiológico (temperatura, presión arterial,
frecuencia cardíaca)
...y conductual (conducta alimentaria, ciclos de sueño/vigilia).
Hasta hace un tiempo, se pensaba que sólo los organismos más evolucionados
cumplían ciclos biológicos, pero se ha descubierto que también las bacterias lo
presentan.
Experimentos realizados en estos microorganismos elementales muestran
valores de adaptación al reloj circadiano.
Los cambios según las estaciones del
año, sobre la incidencia de la luz, muestran
efectos de competitividad por la supervivencia.
La licenciada en Física María
Guadalupe Cascallares, del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y
Técnicas, CONICET, junto al doctor en Física Pablo Martín Gleiser, del Centro
Atómico Bariloche, estudiaron la reproducción de cianobacterias en tres
diferentes ciudades, a distintas latitudes, para evaluar la viabilidad de su
supervivencia.
Las ciudades elegidas han sido Quito, de latitud 0º 15, en Ecuador, Jujuy, cercano al trópico de
Capricornio, de latitud 24º01, y Ushuaia, de latitud 54º 48, en Argentina.
“Estudiamos
cómo esas fluctuaciones de luz afectan la competitividad entre diferentes cepas de
cianobacterias y encontramos efectos importantes que pueden ser testeados
experimentalmente. Utilizamos una cepa de tipo salvaje, con un ritmo circadiano
de 24 hs y otra mutante con períodos más largos o más cortos en competición”, aclara
la licenciada Cascallares.
“En un primer
ensayo determinamos la composición de dos cepas
después de 8 días con luz modulada. El resultado puede ser testeado en
un experimento simple donde no es necesaria la dilución de la muestra de cultivo.
Nuestro propósito es realizar un segundo experimento donde la dilución en los
cultivos sí es necesaria, para poder cruzar los datos con lo observado
anteriormente”, expresa el doctor Gleiser.
Agrega la investigadora: “Los
resultados de este estudio nos llevaran a optimizar los conocimientos sobre el
desarrollo de microorganismos que pueden ser fijadores de nitrógeno, como las
cepas de Synechococcus estudiadas”.
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| Synechococcus PCC-7002-DIC |
“La presencia de ritmos circadianos sugiere
que estos microorganismos han tenido una ventaja evolutiva. La adaptación de
funciones según el reloj biológico está
dividida en dos hipótesis. Una ventaja externa, que produciría la reproducción
en el momento del día apropiado, en contraste con la sugerencia de que los
relojes circadianos confieren beneficios adaptativos, por coordinación fisiológica de una ventaja
intrínseca. En ambos casos, representan una ventaja en la carrera evolutiva”, afirma
Gleiser.
Las cianobacterias son
organismos extremadamente simples. Conocidos
antiguamente como algas verde azuladas, son las únicas procariotas (células que
carecen de núcleo verdadero), capaces de realizar fotosíntesis oxigénica.
Corresponden
a la clasificación de bacterias Gram Negativas (células procariotas con una
pequeña pared de peptidoglicano, que no atrapa el colorante de Gram), y lo son también
sus descendientes endosimbiontes, los plastos (organelas capaces de elaborar su
propio alimento, como los cloroplastos, (que tienen clorofila), en los vegetales).
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| Gram Positiva |
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| Gram Negativa |
Algunas cianobacterias son tóxicas, y pueden envenenar el
ambiente y a los otros individuos que habitan su entorno. Esto hace necesario
el control para evitar la toxicidad en animales y humanos.
La cronobiología se
conoce desde hace mucho tiempo.
Este es el reloj floral de Linneo, del siglo
XVIII, por medio del cual puede calcularse la hora (desde las 6 de la mañana
hasta las 18 hs) observando cuáles son las flores abiertas o cerradas en el
campo.
Asimismo, De Mairan, escritor y astrónomo francés, estudiaba el fenómeno de la aurora boreal y la rotación de la Tierra.
Observó en sus plantas
de Mimosa púdica que se cerraban
cuando se ocultaba el Sol. Sintió curiosidad por ver que pasaría con las
plantas cuando no dispusieran de luz externa, tomó dos de sus plantas y las
encerró en un armario oscuro.
Al mediodía siguiente al abrir el mueble, vio que
las hojas estaban abiertas como si la luz incidiera sobre ellas, y al caer el
sol volvieron a cerrarse como era habitual con las mismas plantas no
encerradas. Concluyó que las plantas percibían el sol de alguna manera y así
sabían en que hora del día se encontraban.
En su condición de astrónomo no
publicó esta observación pero sí lo hizo su amigo Marchant en Histoire de l’Academie Royale des Sciences en
París en 1729.
Papers in Physics, vol. 7, art. 070005 (2015)- marzo 2015
