CRONOBIOLOGIA

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. 

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”.

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). 

Gram Positiva

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