Muelle dickory de nogal, reloj biológico del cerebro del insecto del frijol
Newswise – Osaka, Japón – ¿Sabías que el cuerpo del organismo no solo tiene un reloj biológico que puede indicar la hora del día, sino también la época del año? Ahora, investigadores japoneses han descubierto que una pequeña molécula capaz puede estar detrás del mecanismo por el cual el reloj biológico rastrea las estaciones.
En un estudio publicado recientemente en PLOS BiologíaInvestigadores de la Universidad de Osaka revelan que la señalización del glutamato es responsable de la regulación estacional de la reproducción de la chinche del frijol mediante genes implicados en el mantenimiento del ritmo circadiano.
El ritmo circadiano es impulsado por un reloj biológico que controla los procesos corporales según la hora del día. Un proceso relacionado es la sensibilidad al fotoperíodo, o regulación estacional, en la que los procesos corporales se regulan estacionalmente en función de la duración de los períodos diurno y nocturno.
«Estudios anteriores han demostrado que los genes del reloj circadiano están involucrados no solo en la regulación de los procesos diarios, sino también en la regulación de eventos estacionales, como la reproducción en insectos», dice Masaharu Hasebe, primer autor del estudio. «Sin embargo, el mecanismo que gobierna esta interacción no estaba claro».
Para resolver este problema, los investigadores se centraron en el glutamato, un neurotransmisor implicado en la transmisión de una amplia variedad de señales en el cerebro de muchos animales, desde invertebrados hasta mamíferos. Usando chinches, un modelo práctico de ritmos estacionales relacionados con el reloj circadiano, se evaluó el nivel de glutamato cerebral bajo diferentes condiciones fotoperiódicas relacionadas con el ciclo reproductivo estacional y en respuesta a la interferencia con genes del reloj circadiano.
«Los resultados fueron muy claros», dice Sakiko Shiga, autora principal del estudio. «Los niveles de glutamato extracelular de todo el cerebro fueron significativamente más altos en condiciones de días cortos que en condiciones de días largos, y derribaron el gen del reloj período abolió esta diferencia.
La reducción o el aumento directos de los niveles de glutamato en el cerebro del insecto del frijol también redujo los cambios específicos de la temporada en el estado reproductivo. Además, los niveles reducidos o aumentados de glutamato interrumpieron las respuestas del fotoperíodo de las neuronas pars intercerebralis, que normalmente alteran su actividad neuronal estacionalmente y promueven la puesta de huevos.
“Nuestros resultados muestran que la dinámica del glutamato extracelular está regulada por genes reloj. y juegan un papel esencial en el control fotoperiódico de la reproducción”, explica Hasebe.
Dado que el glutamato se usa ampliamente para la neurotransmisión en animales, desde insectos hasta mamíferos, los resultados de este estudio tienen implicaciones más allá de la biología del insecto del frijol. Es posible que más estudios que investiguen este vínculo mecánico recientemente descubierto entre el reloj circadiano y la regulación del fotoperíodo mejoren nuestra comprensión de la adaptación estacional en una amplia gama de animales.
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El artículo, «La dinámica del glutamato dependiente del gen del reloj en el cerebro del insecto del frijol regula la reproducción fotoperiódica» se publicó en PLOS Biología en DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001734
