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La Cronobiología es una rama importante de la biología que estudia los ritmos biológicos temporales que gobiernan la vida en todos los organismos vivos, desde los microorganismos hasta los seres humanos. Estos ritmos se sincronizan con cambios ambientales, como la luz y la oscuridad, la temperatura y la disponibilidad de alimentos, y están controlados por relojes biológicos internos. Los relojes biológicos permiten a los organismos anticipar y adaptarse a los cambios en su entorno, optimizando así su supervivencia y reproducción.
Tipos de Ritmos Biológicos
Los ritmos biológicos son una propiedad intrínseca de la vida y como tal están presentes en todos los organismos, en todas sus células y en todas sus funciones.
Según su duración, podemos clasificarlos en distintos tipos:
1. Ritmos Circadianos:
Son aquellos que tienen una duración aproximada de 24 horas (entre 20 y 28 horas) y regulan procesos como el sueño-vigilia, la temperatura corporal y la secreción de hormonas. Nuestra temperatura corporal fluctúa a lo largo del día, alcanzando su punto más bajo durante la noche y el más alto en las horas de la tarde. Muchas hormonas, como el cortisol, que ayuda a controlar el metabolismo y la respuesta al estrés, se liberan en patrones circadianos.
En el reino vegetal podemos mencionar los movimientos de hojas y flores que siguen ritmos circadianos y les sirven a las plantas para maximizar la polinización.`
En las plantas, la fotoperiodicidad es la respuesta a la duración relativa de los periodos de luz y oscuridad en un ciclo de 24 horas, gracias al cual las plantas florecen en una época determinada del año.
Ver:La Floración en Plantas:Factores, Fases y Efectos del Cambio Climático
Los ritmos circadianos están asociados a la rotación terrestre y la consecuente variación de luz. Los organismos cuentan con relojes internos que regulan sus ritmos intrínsecos. Sin embargo, estos ritmos pueden verse severamente desorganizados por condiciones ambientales.
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| Ritmos circadianos. Imagen: Wikipedia |
2. Ritmos Ultradianos:
Son más cortos que un día, como el ritmo cardíaco, el movimiento respiratorio, el apetito (asociado con la liberación de hormonas). Los ritmos ultradianos se asocian a las conductas motoras y alimentarias, así como a ciclos de reposo / actividad. También rigen fases del sueño a determinadas edades. Por ejemplo, en recién nacidos los ritmos de sueños son predominantemente ultradianos.
Dentro de los ritmos ultradianos se encuentran los ritmos mareales.
Ritmos mareales; son aquellos que se ven influenciados por alta o baja marea. Afectan a los organismos que viven en el mar o cercanos a ella. Indirectamente, los ritmos mareales están afectados por la gravedad que la Luna ejerce sobre los espejos de agua terrestres, por eso los ritmos mareales y lunares están íntimamente relacionados. Muchos de los ciclos sexuales de vertebrados (que no son estacionales) tienen un ritmo mareal, debido a la secreción periódica de hormonas sexuales.
3. Ritmos Infradianos:
Son aquellos cuya duración es superior a 28 horas y pueden ser anuales o lunares:
Ritmos anuales. Su duración es de un año. Se considera que son regidos por factores internos (genéticos) y externos (cambios de temperatura, disponibilidad de alimento, etc.)
Los árboles pueden exhibir ritmos anuales que regulan la caída de hojas en otoño y la brotación de nuevas hojas en primavera. Estos ritmos están sincronizados con los cambios estacionales en la temperatura y la disponibilidad de luz solar.
En los animales, la reproducción suele seguir ritmos anuales, así como las migraciones estacionales. También otros ritmos biológicos como la hibernación o los letargos son adaptaciones a períodos de temperaturas extremas, y por lo tanto son anuales.
Ritmos lunares Se relacionan con los movimientos de la luna. Estos ritmos tienen una periodicidad cercana al ciclo lunar de aproximadamente 29.5 días. Son especialmente evidentes en especies que se reproducen en sincronía con las fases de la luna, como algunos organismos marinos.
¿Que es el reloj biológico?
Es un mecanismo que coordina los ritmos en nuestro cuerpo. Funciona como el director de una orquesta sincronizando una sinfonía de procesos biológicos con el ciclo de luz y oscuridad del entorno.
A nivel molecular, el reloj biológico se basa en una red de genes que se activan y desactivan en un ciclo de aproximadamente 24 horas. Estos genes forman proteínas que a su vez regulan la expresión de otros genes influyendo en las distintas funciones biológicas.
El reloj biológico está presente en prácticamente todos los seres vivos ya que la gran mayoría de seres vivos siguen un patrón de ritmo circadiano: animales, plantas e incluso microorganismos
Además, en el ser humano y demás mamíferos, casi todos los tejidos y órganos tienen relojes biológicos. Todos estos relojes están coordinados por el órgano que regula todo, que es el cerebro.
El reloj biológico en los seres vivos:
Hemos visto que en las plantas existe un sistema , el fotoperíodo, que les permite conocer las horas de luz y de oscuridad que tiene el día y saber en qué estación se encuentran preparándose para la floración y posterior formación de los frutos.
Ver:La Floración en Plantas: Factores, Fases y Efectos del Cambio Climático
La mayoría de los ritmos biológicos en animales se controlan desde un centro nervioso, que puede tener distintas localizaciones.
En los artrópodos, los que desempeñan esta función, son los lóbulos ópticos.
En moluscos, es frecuente que se trate de la retina.
En peces, aves y reptiles, se sitúa en la glándula pineal.
En los mamíferos, la función reguladora está controlada por el núcleo supraquiasmático o NSQ (centro nervioso formado por unas 20.000 neuronas) además de por la glándula pineal. Ambos se encuentran en el cerebro.
El NSQ se sitúa en el hipotálamo, y recibe información directa de los ojos que son la entrada principal de luz. En este proceso intervienen muchas hormonas y factores y uno de los más importantes es la liberación de melatonina , hormona secretada por la glándula pineal que se encarga de inducir el sueño y cuya liberación es máxima cuando hay ausencia de luz, preparando así al organismo para el descanso.
La luz captada por los ojos es transformada en impulsos nerviosos gracias a un pigmento llamado melanopsina. Estos impulsos nerviosos son conducidos a través del nervio óptico hasta el NSQ el cual estimulará a la glándula pineal para que produzca melatonina, si la luz captada ha sido tenue, o la inhibirá, si la luz ha sido intensa.
Los desajustes en los ritmos circadianos pueden conducir a trastornos del sueño, como el insomnio o el famoso jet lag. La exposición prolongada, especialmente antes de acostarse, a la luz artificial, luz de televisores, móviles o tablets da la información al NSQ de que aún es de día interfiriendo en la liberación natural de melatonina y afectando negativamente a la calidad del sueño.
Asimismo, el reloj biológico regula los ritmos metabólicos, lo que afecta la digestión, la absorción de nutrientes y el almacenamiento de energía. Desviaciones en estos ritmos pueden contribuir a problemas de peso y metabolismo.
Conclusiones:
La cronobiología revela la importancia fundamental del tiempo en la biología de los organismos vivos. Desde los ritmos circadianos que regulan nuestra vida diaria hasta los ritmos anuales que guían la migración de las aves y la floración de las plantas, los ritmos biológicos están presentes en todo el reino animal y vegetal. Al comprender cómo funcionan estos ritmos y cómo están sincronizados con el entorno, los científicos pueden obtener información invaluable sobre la adaptación y la evolución de la vida en la Tierra.
