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¿Influyen los relojes biológicos en la selección natural?

Para inaugurar este número especial sobre relojes biológicos, hoy os presentamos un estudio liderado por Kamiel Spoelstra y Michaela Hau, que cuenta, además, con la colaboración de científicos de las universidades de Groningen y Manchester, y que fue publicado en la prestigiosa revista PNAS. En este inspirador trabajo, los autores demuestran la existencia de una presión selectiva que juega en contra de los organismos con relojes circadianos que tienen periodos alejados de 24 horas.

Kamiel Spoelstra (Netherlands Institute of Ecology NIOO-KNAW) y Michaela Hau (Max Planck Institute for Ornithology).

Como ya comentamos en la presentación de este número especial, funcionar con relojes circadianos, es decir, relojes que tienen periodos cercanos a 24 horas, parece suponer una gran ventaja adaptativa. Esto es debido a que permite a los organismos que los poseen sincronizar su biología de manera precisa con los cambios cíclicos que ocurren en el ambiente, como la presencia de luz o la disponibilidad de alimento. Imaginemos ahora que un organismo tuviera un reloj que funcionase más rápido, por ejemplo, un reloj biológico de 20h en lugar de 24h. En principio, esto provocaría que los individuos no puedan estar correctamente sincronizados con el ciclo luz-oscuridad de su entorno, lo cual, en última instancia, podría tener un impacto negativo en su éxito reproductor y/o tasa de supervivencia. Precisamente, dicha hipótesis es la que han testado en este estudio sus autores.

La selección natural opera contra los relojes cuyo tic-tac se aleja de los ciclos de 24 horas propios de los ambientes naturales

Para ello, emplearon ratones con relojes “normales” (de 24h) y ratones con relojes que funcionan más rápido (20h) como consecuencia de una mutación genética en una de las piezas o engranajes del reloj. El estudio se llevó a cabo en un entorno natural controlado (ver foto tomada del artículo original), en el que los animales tenían libre acceso a comida. Inicialmente se utilizaron 6 poblaciones de animales, todas ellas con la misma proporción de ratones con relojes “normales” y ratones con relojes “alterados”. Durante más de un año, los investigadores registraron sus horarios de alimentación e hicieron un seguimiento de la tasa supervivencia y el éxito reproductivo.

Vista aérea del entorno semi-natural donde se llevó a cabo el estudio.

Lo que observaron fue que los ratones con relojes “normales”, de 24h, además de vivir más tiempo, tenían mayor éxito a la hora de tener descendencia, comparado con los ratones con relojes de 20h. Así, tras un periodo de 14 meses y varias generaciones de ratones, cuando los investigadores volvieron a evaluar la proporción de animales que había de cada tipo en las 6 poblaciones, vieron que la presencia de la mutación responsable del reloj alterado solo se conservaba en un 20% de la población, del 50% inicial. Es decir, la selección natural había ido contra los relojes cuyo tic-tac se alejaba de los ciclos de 24h propios de los ambientes naturales.

En sociedades con ciclos alterados por los nuevos estilos de vida puede darse una pérdida de capacidades biológicas

Los resultados de este y otros estudios similares, nos invitan a reflexionar sobre la posible pérdida de capacidades biológicas en los individuos como consecuencia de tener relojes internos de 24h en sociedades donde los ciclos ambientales “normales” de 24h están tremendamente alterados por los nuevos estilos de vida (trabajo a turnos, jet lag, exposición a la luz nocturna, etc.). Estas situaciones podrían conducir a un desajuste entre nuestro reloj interno y el mundo exterior, y acabar teniendo un impacto negativo sobre nuestro estado de salud y bienestar.

Si quieres seguir ahondando en estas reflexiones y conocer más sobre el mundo de los relojes, ¡no te pierdas las próximas entregas!

¡Que el tiempo os acompañe!

Esta entrada va dedicada a la memoria del catedrático Serge Daan (1949-2018), de la Universidad de Groningen, coautor de este estudio y uno de los científicos más inspiradores dentro del campo de la Cronobiología, que tristemente nos dejó el pasado 9 de Febrero.

 

Artículo completo:

Spoelstra, K., Wikelski, M., Daan, S., Loudon, A.S. & Hau, M. (2016) Natural selection against a circadian clock gene mutation in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 113: 686-91.