{"id":75513,"date":"2002-07-01T00:00:00","date_gmt":"2002-07-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2002\/07\/01\/bajo-el-yugo-de-cronos\/"},"modified":"2013-01-22T19:55:03","modified_gmt":"2013-01-22T21:55:03","slug":"bajo-el-yugo-de-cronos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/bajo-el-yugo-de-cronos\/","title":{"rendered":"Bajo el yugo de Cronos"},"content":{"rendered":"
\"\"MIRIAN MARQUES \/ USP<\/span>

El col\u00e9mbolo Folsomia: oviposici\u00f3n y muda de piel regularesMIRIAN MARQUES \/ USP<\/span><\/p><\/div>\n

Hubo una \u00e9poca en la que, durante cuatro meses seguidos – ni pensar en descansar durante los fines de semana o los feriados -, un grupo de bi\u00f3logos del Museo de Zoolog\u00eda de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) sigui\u00f3 de cerca d\u00eda tras d\u00eda el crecimiento y la reproducci\u00f3n de col\u00e9mbolos, insectos primitivos sin ojos ni pigmentaci\u00f3n, que tienen menos de un mil\u00edmetro de largo y habitan las regiones profundas de las cavernas. En turnos de trabajo, los investigadores perdieron la cuenta de las noches que pasaron en vela o apenas con un sue\u00f1o leve sobre una colchoneta estirada en un rinc\u00f3n de la sala, ya que cada ocho horas era necesario anotar lo que suced\u00eda en cada uno de los 486 frascos, cada uno conteniendo tan solo un insecto. Hubo momentos de incomodidad tambi\u00e9n, cuando siguieron el d\u00eda a d\u00eda de abejas solitarias de la especie\u00a0Tetraglossula anthracina<\/em>, en los campos anegadizos del interior paulista, o el desarrollo del mosquito anofeles, el transmisor del paludismo, en este caso en el Bosque Atl\u00e1ntico del estado de Paran\u00e1.<\/p>\n

Las centenas de p\u00e1ginas de anotaciones atestiguan que se debe considerar la existencia de una compleja organizaci\u00f3n temporal para comprender el funcionamiento de las actividades cotidianas de los seres vivos, tales como la alimentaci\u00f3n, el sue\u00f1o, el descanso y el trabajo de una manera general. Con el refuerzo de datos extras, obtenidos con las hormigas cortadoras (Ata sexdens<\/em>) y las abejas sociales sin aguij\u00f3n (Frieseomelitta doederleini<\/em>), las especies actualmente en estudio, el grupo coordinado por Mirian David Marques descubri\u00f3 que esa organizaci\u00f3n temporal implica no solamente un reloj biol\u00f3gico, como se pensaba, sino tambi\u00e9n – y por lo menos – otros dos tipos de relojes. De todos, el m\u00e1s conocido es el circadiano – de una duraci\u00f3n aproximada de 24 horas, que es regido por la alternancia entre claro y oscuro y coordina, por ejemplo, el sue\u00f1o de los seres humanos. Pero tambi\u00e9n existen los ultradianos, que duran menos de 20 horas, y rigen por ejemplo los latidos card\u00edacos y los ritmos respiratorios, y los infradianos, que superan las 28 horas, como ocurre con la muda de piel de algunos insectos, que se produce en per\u00edodos variables entre dos d\u00edas y un a\u00f1o.<\/p>\n

“La tendencia era considerar el circadiano como una especie de reloj \u00fanico”, comenta Mirian. Su trabajo con ritmos biol\u00f3gicos, iniciado hace 18 a\u00f1os, gan\u00f3 en 2000 la adhesi\u00f3n de un grupo de f\u00edsicos y ge\u00f3logos que ayudaron a interpretar el comportamiento de los animales. Uno de los resultados del trabajo conjunto es un nuevo modelo matem\u00e1tico que explica los ritmos infradianos, publicado en noviembre de 2000 en el\u00a0Journal of Theoretical Biology<\/em>. “La consistencia y la belleza de los proyectos residen precisamente en el di\u00e1logo constante con otros grupos”, dice la investigadora.<\/p>\n

El equipo, si por un lado rompi\u00f3 el monopolio del ritmo circadiano, por otro reafirm\u00f3 la importancia de esa forma de organizaci\u00f3n temporal de los organismos. El circadiano sorprendi\u00f3 al mostrar que forma parte de la vida de los grillos de las cavernas\u00a0Strinatia brevipennis<\/em> – al estar siempre al oscuro, parec\u00eda que no precisasen un reloj de ese tipo – y c\u00f3mo es precoz en la vida humana. Un estudio publicado en febrero en\u00a0Biological Rhythm Research<\/em>, que cont\u00f3 con la colaboraci\u00f3n del equipo de la USP, comprueba la manifestaci\u00f3n del circadiano en beb\u00e9s prematuros: al contrario de lo que se imaginaba, ya que los beb\u00e9s a\u00fan no se relacionan con lo claro y lo oscuro, la investigaci\u00f3n mostr\u00f3 una variaci\u00f3n de la temperatura de los reci\u00e9n nacidos que se repite en cada ciclo de aproximadamente 24 horas – un indicio evidente de registro del circadiano.<\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo explicar esto? Seg\u00fan Mirian, existe una especie de memoria o registro primitivo del circadiano en casi todos los seres vivos, como una especie de herencia de los ancestros m\u00e1s remotos de cada especie. Ya se sab\u00eda que el control del ritmo biol\u00f3gico est\u00e1 asociado a los genesper (de period)<\/em> , identificados en los a\u00f1os 70, y a otros, como el\u00a0tim (timeless)<\/em> y elcry (cryptochrome)<\/em> , descubiertos hace apenas algunos a\u00f1os – juntos, formando lo que se denomina como genoma temporal.<\/p>\n

Mirian ampl\u00eda el debate: m\u00e1s all\u00e1 de los relojes biol\u00f3gicos de los seres vivos, la naturaleza tiene un ritmo de funcionamiento. “Todos los ciclos, actuando de manera armoniosa, aseguran la interacci\u00f3n de los organismos con el medio en que viven”, dice. El ciclo claro y oscuro es una referencia importante para promover esta armon\u00eda, al indicar el momento de comer, de despertar y de dormir. Los trabajos de la USP est\u00e1n ayudando a ampliar los horizontes de la cronobiolog\u00eda, el \u00e1rea que estudia los ciclos biol\u00f3gicos, al mostrar que otros elementos c\u00edclicos, tales como la disponibilidad de alimento, las alternancias entre caliente y fr\u00edo y h\u00famedo y seco, la reproducci\u00f3n y las relaciones sociales pueden ayudar a ajustar las agujas de la vida.<\/p>\n

“Yo quer\u00eda abrir nuevos horizontes”, confiesa Mirian. En 1987, tras concluir su posdoctorado en Estados Unidos, la investigadora inaugur\u00f3 el Laboratorio de Cronobiolog\u00eda del Museo de Zoolog\u00eda de la USP. De entrada decidi\u00f3 estudiar sistemas biol\u00f3gicos que se salieran de los modelos cl\u00e1sicos consagrados – ratones y ratas, algas, dros\u00f3filas y mariposas -, siempre estudiados solamente en laboratorio. El tiempo mostr\u00f3 que el desaf\u00edo era mayor de lo que pensaba.<\/p>\n

En 1993, la tesis de doctorado de Miriam Gimenes, una de las alumnas de Mirian Marques, inaugur\u00f3 una nueva etapa en la cronobiolog\u00eda: probablemente, fue el primer estudio en el \u00e1rea desarrollado en ambiente natural, lejos de los laboratorios. Miriam Gimenes trabaj\u00f3 con las abejas solitarias del g\u00e9nero\u00a0Tetraglossula anthracina<\/em> en su propio h\u00e1bitat: los campos anegadizos cercanos a las ciudades de Campos do Jord\u00e3o, en la Sierra da Mantiqueira, y de Mairinque, tambi\u00e9n en el interior paulista. Los sitios fueron seleccionados por su id\u00e9ntica latitud. Era una forma de garantizar la semejanza entre las variaciones anuales del par\u00e1metro claro y oscuro.<\/p>\n

Esas abejas buscan exclusivamente a la\u00a0Ludwigia elegans<\/em> , una flor amarilla encontrada en los campos anegadizos. Bien temprano, al rayar el sol, antes a\u00fan de que las flores de la\u00a0Ludwigia<\/em> se abran, el insecto aparece, ayuda a la flor abrirse y junta el polen, y luego el n\u00e9ctar. Una vez terminado su trabajo, desaparece. S\u00f3lo resurge al d\u00eda siguiente, exactamente en el mismo horario. Se forma as\u00ed un ciclo biol\u00f3gico accionado por la variaci\u00f3n entre oscuro y claro – el rayar del d\u00eda -, pero con la importante participaci\u00f3n de la disponibilidad de alimento, que hasta ahora no hab\u00eda sido valorada. La\u00a0Tetraglossula<\/em> percibe que en todo los comienzos de las ma\u00f1anas encuentra alimento en abundancia – un n\u00e9ctar denso, rico en az\u00facares y amino\u00e1cidos. Por la tarde a\u00fan hay luminosidad, pero el insecto desaparece porque recolect\u00f3 todo lo que precisaba, y adem\u00e1s, dif\u00edcilmente encontrar\u00eda m\u00e1s alimento adecuado a sus necesidades ese d\u00eda.<\/p>\n

La evaluaci\u00f3n del comportamiento del mosquito del g\u00e9nero anofeles, un insecto de h\u00e1bitos nocturnos y responsable por la transmisi\u00f3n de la malaria o paludismo, reservaba un desaf\u00edo mayor. Al fin y al cabo, estaban en juego distintos ritmos biol\u00f3gicos: el del par\u00e1sito, el del hospedador y del propio transmisor de la enfermedad. No fue f\u00e1cil separar esas variables. El trabajo de campo demand\u00f3 cuatro meses de observaciones, entre octubre de 1995 y enero de 1996, en las laderas de la Sierra do Marumbi, 6 kil\u00f3metros al norte de Morretes, en el estado de Paran\u00e1.<\/p>\n

Con sumo cuidado, para ellos mismos no contraer malaria, los investigadores concluyeron que, en la fase adulta, el reloj biol\u00f3gico del mosquito est\u00e1 directamente ligado a los ciclos lunares: durante el cuarto menguante, la poblaci\u00f3n del insecto se vuelve cerca de cinco veces mayor. En contrapartida, en el estadio de larva, el anofeles puede seguir diferentes ritmos de desarrollo, ya que es una especie oportunista, que vive en aguas acumuladas en bromelias. Cuando el insecto encuentra un ambiente propicio y atrayente, su crecimiento se acelera, sin que esto implique problemas metab\u00f3licos o fisiol\u00f3gicos para la especie. En momentos adversos, cuando el anofeles se encuentra en locales secos o a temperaturas bajas, por ejemplo, su desarrollo se retrasa, tambi\u00e9n sin ocasionarle perjuicios al mosquito.<\/p>\n

Los secretos de las cavernas
\n<\/strong>Los col\u00e9mbolos\u00a0Folsomia candida<\/em>, insectos que habitan las profundidades de las cavernas – y que son los mayores responsables de las noches sin dormir de los bi\u00f3logos -, generaron otras dudas. Se cre\u00eda que esos bichitos, considerados primitivos – sin ojos ni pigmentaci\u00f3n – vivir\u00edan completamente desregulados, en una especie de caos temporal, ya que no tendr\u00edan manera de contar con las referencias de claro o de oscuro. Pero no es as\u00ed. Los bi\u00f3logos de la USP no identificaron ning\u00fan indicio de un ritmo circadiano activo, pero detectaron otros dos ciclos muy r\u00edgidos: el de oviposici\u00f3n, cada siete d\u00edas, y el de muda de cut\u00edcula (piel), cada tres d\u00edas y medio.<\/p>\n

Pero era necesario confirmar los resultados, fundamentados en la observaci\u00f3n de los animales en salas oscuras en el laboratorio, que simulan su ambiente natural. La cronobiolog\u00eda dispone desde los a\u00f1os 60 de un m\u00e9todo de trabajo que resulta en un gr\u00e1fico denominado curva de respuesta de fase, que mapea el funcionamiento del ritmo circadiano. El m\u00e9todo funciona con base a est\u00edmulos que adelantan o atrasan el reloj biol\u00f3gico. Si una gallina, por ejemplo, duerme a las 17 horas y enseguida es despertada con la luz de un reflector, se levanta y comienza a picotear, como hace siempre. Una hora despu\u00e9s, est\u00e1 durmiendo nuevamente. Su cerebro registra la alteraci\u00f3n y hace que la gallina, al d\u00eda siguiente, solamente se duerma a las 18 horas. Cuando se repiten, esas interferencias indican, por medio de un gr\u00e1fico, qu\u00e9 fue lo que ocurri\u00f3 durante las casi 24 horas.<\/p>\n

Las investigadoras aplicaron ese m\u00e9todo al col\u00e9mbolo, estimulado por medio de la variaci\u00f3n de temperatura. Confirmaron, primeramente, la ausencia del ritmo circadiano. Descubrieron tambi\u00e9n que esa metodolog\u00eda no era eficiente para ese tipo de situaci\u00f3n, pues la repuesta a los est\u00edmulos, evaluados mediante el cambio de cut\u00edcula y durante la oviposici\u00f3n, no eran simult\u00e1neos. Conclusi\u00f3n: era necesario construir otro abordaje matem\u00e1tico que diera cuenta tambi\u00e9n de los ritmos infradianos, ya en esa \u00e9poca evidentes, pero todav\u00eda poco explicados.Fue entonces cuando Mirian solicit\u00f3 la ayuda de los f\u00edsicos. A trav\u00e9s de una alumna de doctorado, Gisele Akemi Oda, lleg\u00f3 a Iber\u00ea Caldas, del Instituto de F\u00edsica (IF) de la USP.<\/p>\n

Caldas, coordinador de un proyecto tem\u00e1tico sobre sistemas ca\u00f3ticos (lea en\u00a0Pesquisa FAPESP<\/em> n\u00ba 65) y co-director de Gisele, observ\u00f3 atentamente las series num\u00e9ricas del equipo del museo – anotaciones y gr\u00e1ficos sobre el ritmo de las actividades cotidianas de los animales, coleccionadas durante diez a\u00f1os – y los intereses cient\u00edficos se sumaron de inmediato, con base en el principio f\u00edsico de la oscilaci\u00f3n. “Entre una ola causada por una piedra arrojada al agua y la siguiente, de una segunda piedra, existe una interacci\u00f3n que no es aleatoria”, ense\u00f1a Mirian. “El mismo razonamiento vale para los relojes biol\u00f3gicos.”<\/p>\n

Juntos, los investigadores del Museo de Zoolog\u00eda y del Instituto de F\u00edsica crearon un modelo gr\u00e1fico que detecta las respuestas dadas ante un mismo est\u00edmulo, las organiza matem\u00e1ticamente y produce un retrato de un conjunto de fen\u00f3menos, de manera abarcadora y articulada. Gisele concluy\u00f3 su doctorado y r\u00e1pidamente public\u00f3 un art\u00edculo sobre el nuevo m\u00e9todo de evaluaci\u00f3n de los ritmos infradianos junto con Caldas y Mirian, en el a\u00f1o 2000, en el\u00a0Journal of Theoretical Biology<\/em>.<\/p>\n

Terremotos
\n<\/strong>Pero el modelo no se mostr\u00f3 capaz de explicar el ritmo biol\u00f3gico del grillo\u00a0Strinatia brevipennis<\/em>, objeto de la tesis de otra alumna de Mirian, Sonia Hoenen. Considerado una especie que efect\u00faa la transici\u00f3n de la zona oscura a la clara, ya que habita espacios abiertos de cavernas de la regi\u00f3n del Valle do Ribeira, entre los estados de S\u00e3o Paulo y Paran\u00e1, el\u00a0Strinatia<\/em> es intensamente pigmentado y no emite sonidos. En laboratorio, era mantenido en jaulas con paredes hechas de pel\u00edculas transparentes de acetato, que vibraban de acuerdo al movimiento de los grillos. Una aguja, puesta en contacto con cada una de las cuatro paredes de la jaula, indicaba cu\u00e1ndo el animal estaba parado y cu\u00e1ndo en actividad. El problema es que la cantidad de datos era tan grande – decenas de p\u00e1ginas tan solo para los grillos – que no se sab\u00eda m\u00e1s a ciencia cierta cu\u00e1les informaciones eran importantes y c\u00f3mo podr\u00edan interpretarse. La respuesta, esta vez, surgi\u00f3 de la sismolog\u00eda.<\/p>\n

El ge\u00f3logo alem\u00e1n Martin Schimmel, actualmente en el Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera, Espa\u00f1a, hac\u00eda su posdoctorado en el Instituto de Astronom\u00eda, Geof\u00edsica y Ciencias Atmosf\u00e9ricas (IAG) de la USP, cuando escuch\u00f3 hablar por primera vez de los\u00a0Strinatia<\/em>. El investigador hab\u00eda desarrollado una manera de diferenciar dos tipos de ondas s\u00edsmicas: las generadas en el interior de la Tierra, que pueden provocar terremotos, y las que no representan ning\u00fan peligro. Invitado por la bi\u00f3loga, Schimmel decidi\u00f3 emplear el mismo m\u00e9todo para interpretar de manera adecuada los registros de los bi\u00f3logos. Un d\u00eda, le telefone\u00f3 y le pregunt\u00f3 si ella sab\u00eda qu\u00e9 hac\u00edan los grillos de las cavernas cada 24 horas. Ella exult\u00f3 al ver que el ge\u00f3logo hab\u00eda conseguido separar los movimientos importantes de los irrelevantes y detectado el ciclo circadiano en esos animales, que cada 24 horas presentan sue\u00f1o, hambre, en fin, una actividad biol\u00f3gica m\u00e1s intensa.<\/p>\n

“Es una informaci\u00f3n antiqu\u00edsima, a la cual los bi\u00f3logos denominan caracter\u00edstica relictual, probablemente remanente de los ancestros del animal”, explica la investigadora, que cuenta con colaboradores tambi\u00e9n en universidades de Inglaterra, Alemania, Canad\u00e1 y Argentina. El pr\u00f3ximo desaf\u00edo que se impuso es descubrir la plasticidad de los relojes biol\u00f3gicos – hasta qu\u00e9 punto pueden ser comprimidos o estirados sin perder sus propiedades. Mirian ya sabe que la propia naturaleza opera con los organismos como un director de orquesta. “Desafiar al director”, dice, “siempre acaba en desafinaci\u00f3n, y esto a veces es fatal.”<\/p>\n

El Proyecto<\/strong>
\nRitmos de Actividades de Insectos. Instalaci\u00f3n de una Unidad con Condiciones Ambientales Constantes<\/em>
\nModalidad<\/strong>
\nL\u00ednea regular de auxilio a la investigaci\u00f3n
\nCoordinadora<\/strong>
\nMirian David Marques – USP
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 20.034,65<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un equipo comprueba la diversidad de los ritmos que organizan la vida de los animales","protected":false},"author":18,"featured_media":0,"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":[],"coauthors":[109],"class_list":["post-75513","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75513","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\/18"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=75513"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75513\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=75513"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=75513"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=75513"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=75513"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}