{"id":576282,"date":"2026-01-19T15:35:39","date_gmt":"2026-01-19T18:35:39","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=576282"},"modified":"2026-01-19T15:35:39","modified_gmt":"2026-01-19T18:35:39","slug":"un-reloj-biologico-sorprendente","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/un-reloj-biologico-sorprendente\/","title":{"rendered":"Un reloj biol\u00f3gico sorprendente"},"content":{"rendered":"

Resulta dif\u00edcil imaginar que un organismo (humano o de cualquier otro ser vivo) pueda reaccionar en forma preventiva a una escala de tiempo muy superior a la duraci\u00f3n de su propia vida, para prepararse, desde un punto de vista fisiol\u00f3gico, por ejemplo, para las temperaturas que se espera que imperen dentro de unos siglos. Sin embargo, en cierto sentido, esto es lo que hacen algunos linajes de cianobacterias de la especie Synechococcus elongatus<\/em> utilizados en laboratorio. Se trata de unos seres unicelulares que viven de la luz y realizan fotos\u00edntesis, y cuyo ciclo de vida dura aproximadamente un d\u00eda, seg\u00fan lo revel\u00f3 la bi\u00f3loga brasile\u00f1a Maria Luisa Jabbur, investigadora del Centro John Innes, en el Reino Unido, en un art\u00edculo publicado en septiembre en la revista Science<\/em>. Cuando estas bacterias reciben un \u201caviso\u201d de la llegada del invierno, inmediatamente se preparan, aunque la llegada del fr\u00edo solamente se produzca varias generaciones despu\u00e9s.<\/p>\n

Jabbur viene estudiando el reloj biol\u00f3gico de estas cianobacterias desde su pasant\u00eda durante la carrera de grado, como parte del antiguo programa brasile\u00f1o Ciencia sin Fronteras, en la Universidad Vanderbilt (EE. UU.). \u201cLas cianobacterias constituyen un excelente modelo para estudiar los ritmos circadianos, y durante mucho tiempo la investigaci\u00f3n con ellas se centr\u00f3 en cuestiones de mecanismos y evolutivas, que son mucho m\u00e1s f\u00e1ciles de estudiar en ellas que en modelos eucariotas\u201d, dice. \u201cCreo que la cuesti\u00f3n de la fotoperiodicidad se dej\u00f3 de lado\u201d. Cuando se percat\u00f3 de este vac\u00edo en los estudios sobre el reloj interno de las cianobacterias durante un per\u00edodo m\u00e1s prolongado, en su doctorado, nuevamente en Vanderbilt, le propuso un experimento a su director de tesis, el bi\u00f3logo estadounidense Carl Johnson, quien en la d\u00e9cada de 1990 particip\u00f3 en la identificaci\u00f3n de tres genes (kai<\/em>A, kai<\/em>B y kai<\/em>C) que toman parte en el reloj circadiano de estos organismos, junto a los bi\u00f3logos japoneses Takao Kondo y Masahiro Ishiura, de la Universidad de Nagoya, y a la bi\u00f3loga molecular estadounidense Susan Golden, de la Universidad de California en San Diego.<\/p>\n

La propuesta parec\u00eda absurda, pero el investigador no se opuso a la creatividad de su alumna, para ser coherente con la sentencia que atesoraba en un peque\u00f1o papel pegado en la puerta de su despacho: \u201cEl progreso es obra de los j\u00f3venes cient\u00edficos que experimentan con lo que los viejos cient\u00edficos dicen que no funcionar\u00eda\u201d.<\/p>\n

\u201cSe necesitaban pocos reactivos, lo \u00fanico que perder\u00eda era mi propio tiempo, que calcul\u00e9 que ser\u00edan una o dos semanas, entonces val\u00eda la pena\u201d, recuerda Jabbur. Funcion\u00f3 al primer intento y solo tard\u00f3 una semana en regresar con la respuesta en dos placas de Petri, seg\u00fan un reportaje publicado en octubre en Quanta<\/em>, una revista estadounidense de periodismo cient\u00edfico. Ambas mostraban puntos verdes que eran las colonias bacterianas y hab\u00edan sido sumergidas en agua helada para simular la llegada del invierno, pero una de ellas se hab\u00eda mantenido bajo condiciones de d\u00edas caracter\u00edsticos del verano, con m\u00e1s horas de luz que de oscuridad, antes de ser expuesta al fr\u00edo. La otra conten\u00eda descendientes de un linaje bacteriano que hab\u00eda recibido el \u201caviso\u201d de la llegada del invierno mediante un cambio en las condiciones de luz que implicaba m\u00e1s horas en la oscuridad. Esta segunda placa conten\u00eda una mayor abundancia de puntos verdes, se\u00f1al indiscutible de supervivencia y reproducci\u00f3n, creando colonias m\u00e1s pr\u00f3speras. Parec\u00eda un contrasentido, al fin y al cabo, estos organismos obtienen su alimento a partir de la luz.<\/p>\n

El resultado hizo que mereciera la pena rehacer el experimento para efectuar una observaci\u00f3n m\u00e1s detallada, con tres grupos de cianobacterias expuestas durante ocho d\u00edas a distintos tratamientos, reflejando las estaciones bien diferenciadas, t\u00edpicas de las zonas templadas: ocho horas de luz y 16 de oscuridad diarias, simulando el invierno; la misma cantidad de horas de luz y oscuridad, caracter\u00edsticas de una estaci\u00f3n intermedia, e iluminadas durante 16 horas, como si fuera verano, siempre a 30 grados Celsius (\u00baC), la temperatura preferida por estas bacterias. Bajo esas condiciones, las generaciones de microorganismos se suced\u00edan hasta que la investigadora recog\u00eda muestras que sumerg\u00eda en el hielo dentro de peque\u00f1os tubos de pl\u00e1stico. \u201cCada tanto extra\u00eda algunas gotas del medio de cultivo con bacterias en el hielo y las pon\u00eda en placas nuevas para evaluar cu\u00e1ntas c\u00e9lulas hab\u00edan sobrevivido\u201d, recuerda Jabbur. Al cabo de unos cinco d\u00edas, las bacterias se hab\u00edan reproducido en cantidad suficiente como para posibilitar el recuento de los puntos verdes: eran tres veces m\u00e1s abundantes en las que hab\u00edan sido expuestas a la iluminaci\u00f3n de invierno, lo que indicaba que las generaciones anteriores se hab\u00edan adaptado a las condiciones fr\u00edas, aunque no hab\u00edan estado expuestas directamente a \u00e9stas. El proyecto, que era una mera curiosidad secundaria, acab\u00f3 convirti\u00e9ndose en el eje principal de su doctorado y le vali\u00f3 ganarse un nombre en este campo. \u201cEs un resultado que la gente asocia conmigo\u201d.<\/p>\n

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Carl Johnson \/ Universidade Vanderbilt<\/span>La nota en la puerta del despacho de Carl Johnson que dio v\u00eda libre a la estudiante para llevar a cabo un experimento inusitadoCarl Johnson \/ Universidade Vanderbilt<\/span><\/p><\/div>\n

Un reloj modelo
\n<\/strong>Seg\u00fan la f\u00edsica Gisele Oda, coordinadora del Laboratorio de Cronobiolog\u00eda del Instituto de Biociencias de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IB-USP), las cianobacterias cumplieron un papel central en la evoluci\u00f3n del conocimiento de la cronobiolog\u00eda, al haber derribado, desde los a\u00f1os 1980 en adelante, la noci\u00f3n arraigada de que el reloj biol\u00f3gico solo estar\u00eda presente en organismos con n\u00facleos celulares organizados, ausentes en este tipo de microorganismos. \u201cA partir de ellas, se demostr\u00f3 que todos los seres vivos, incluso los unicelulares, con y sin n\u00facleo en sus c\u00e9lulas, poseen ritmos circadianos\u201d, dice la investigadora, quien no particip\u00f3 en el estudio, pero conoci\u00f3 a Jabbur en su \u00e9poca de estudiante en el IB-USP.<\/p>\n

Oda estudia c\u00f3mo distinguen los d\u00edas largos de los d\u00edas cortos unos roedores subterr\u00e1neos conocidos como tucutucos [Ctenomys<\/em> spp.], a pesar de que pasan la mayor parte del tiempo sin ver la luz. \u201cEl caso de las cianobacterias fue a\u00fan m\u00e1s sorprendente porque muestran estacionalidad y, por si fuera poco, consiguen determinar que el d\u00eda es m\u00e1s largo en verano que en invierno, siendo que cada ejemplar no llega a vivir un d\u00eda completo\u201d, compara. \u201cPens\u00e1bamos que hab\u00eda que vivir 24 horas, como m\u00ednimo, para poder discernir que el d\u00eda es m\u00e1s largo que la noche en verano\u201d.<\/p>\n

El bi\u00f3logo Carlos Hotta, del Instituto de Qu\u00edmica (IQ) de la USP, coordina un grupo especializado en el estudio de los ritmos circadianos de las plantas y tambi\u00e9n declar\u00f3 estar sorprendido por el hecho de que las bacterias posean un mecanismo para percibir un lapso de tiempo tan amplio. Hotta no particip\u00f3 en el estudio y define al reloj biol\u00f3gico de las cianobacterias como un mecanismo completamente distinto al de otros organismos, con un oscilador central que determina el ritmo bas\u00e1ndose \u00fanicamente en las prote\u00ednas y sus interacciones, as\u00ed como formas de detectar el ambiente y llevarle informaci\u00f3n al organismo.<\/p>\n

Jabbur explica que esta especie tiene unos 2.700 genes, entre los que se encuentran los tres identificados por Johnson y sus colaboradores. Cada d\u00eda, kai<\/em>C experimenta un proceso qu\u00edmico de ganancia y p\u00e9rdida de mol\u00e9culas de f\u00f3sforo, como resultado de las interacciones entre kai<\/em>A y kai<\/em>B. Este ciclo de fosforilaci\u00f3n y desfosforilaci\u00f3n est\u00e1 sincronizado con el d\u00eda y la noche y tiene lugar mediante reacciones qu\u00edmicas c\u00edclicas que solo dependen de las prote\u00ednas, sin necesidad de una activaci\u00f3n continua de los genes y de la transcripci\u00f3n g\u00e9nica.<\/p>\n

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Lu\u00edsa Jabbur \/ John Innes<\/span>Las cianobacterias cultivadas en placas de Petri fueron expuestas a diferentes condiciones de luminosidad para simular las estaciones del a\u00f1oLu\u00edsa Jabbur \/ John Innes<\/span><\/p><\/div>\n

Desde el punto de vista del laboratorio, este sistema qu\u00edmico basado en prote\u00ednas significa que los experimentos pueden realizarse de forma simplificada dentro de tubos de ensayo, sin la presencia de las c\u00e9lulas propiamente dichas. \u201cEllo hace de \u00e9ste un sistema especialmente bueno para el estudio cronobiol\u00f3gico y nos permite, por ejemplo, dejar el reloj en pausa durante una parte del ciclo\u201d, dice la investigadora, quien al concluir su doctorado se instal\u00f3 en el laboratorio del bi\u00f3logo brit\u00e1nico Antony Dodd, en el Reino Unido, que investiga c\u00f3mo afecta la regulaci\u00f3n circadiana a la adaptaci\u00f3n de las plantas y los microorganismos a las fluctuaciones ambientales.<\/p>\n

Y pudo comprobar que, cuando son expuestas a d\u00edas cortos, las cianobacterias cambian la composici\u00f3n de su membrana, con pliegues en los fosfol\u00edpidos que la hacen menos r\u00edgida, un proceso conocido como desaturaci\u00f3n. \u201cLo hacen de manera anticipada\u201d. Con una membrana m\u00e1s permeable, aumenta el intercambio de mol\u00e9culas entre las c\u00e9lulas y el medio, lo que contribuye a su supervivencia en invierno.<\/p>\n

\u201cPara las plantas, la capacidad de anticiparse a las estaciones es fundamental e implica definir cu\u00e1ndo producir flores o perder las hojas\u201d, compara Hotta. La que carezca de la capacidad de conocer la hora del d\u00eda y la estaci\u00f3n del a\u00f1o se encontrar\u00e1 en desventaja evolutiva. Pero, para entender c\u00f3mo un organismo se encuentra preparado para hacer frente a algo que excede con creces su tiempo de vida, es necesario migrar el punto de vista evolutivo hacia un enfoque en el que la selecci\u00f3n natural act\u00fae sobre el linaje, y no sobre la bacteria individual, seg\u00fan se afirma en el art\u00edculo de la revista Science<\/em>.<\/p>\n

Este estudio consolida la noci\u00f3n de la fotoperiodicidad como un fen\u00f3meno muy antiguo y apunta un modelo para estudiar sus mecanismos y su evoluci\u00f3n. A prop\u00f3sito, las cianobacterias entienden de antig\u00fcedad evolutiva: estos organismos existen desde hace unos 3.500 millones de a\u00f1os y han contribuido a crear la posibilidad de vida en la Tierra al producir grandes vol\u00famenes de ox\u00edgeno a trav\u00e9s de la fotos\u00edntesis.<\/p>\n

\u201cPretendemos utilizar a las cianobacterias como modelo para entender c\u00f3mo pueden evolucionar las respuestas fotoperi\u00f3dicas frente al cambio clim\u00e1tico: b\u00e1sicamente, someterlas a un escenario como el que se prev\u00e9 que imperar\u00eda en 2100 y observar c\u00f3mo evolucionan al cabo de unos a\u00f1os expuestas a estas condiciones\u201d, propone Jabbur. Las soluciones que ellas implementen, por ejemplo, podr\u00edan orientar el cultivo de plantas alimenticias en forma m\u00e1s productiva.<\/p>\n

Artigo cient\u00edfico<\/strong>
\nJABBUR, M. L.\u00a0et al.<\/em>\u00a0Bacteria can anticipate the seasons: Photoperiodism in cyanobacteria<\/a>.\u00a0Science<\/strong>. v. 385, n. 6713, p. 1105-11. 5 set. 2024.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Las cianobacterias viven aproximadamente un d\u00eda, pero son capaces de prepararse para los cambios de estaci\u00f3n","protected":false},"author":3,"featured_media":576283,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[278,293,306,328],"coauthors":[1601],"class_list":["post-576282","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-es","tag-biologia-es","tag-ecologia-es","tag-genetica-es","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/576282","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=576282"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/576282\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":576676,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/576282\/revisions\/576676"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/576283"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=576282"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=576282"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=576282"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=576282"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}