updated 2:26 PM CET, Dec 1, 2016

El inusual reloj circadiano en un pez ciego

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Phreatichthys andruzzii, pez de las cavernas Somalia

La luz del sol ha influido profundamente en la evolución

Estudian al pez de las cavernas de Somalia para entender cómo afecta la luz al ciclo diario

Los animales que han evolucionado durante millones de años bajo tierra, completamente aislados del ciclo día-noche, ¿ "saben" todavía qué hora es? ¿Tienen un reloj circadiano normal que persiste durante la evolución en la constante oscuridad? Un nuevo estudio aborda directamente estas cuestiones fundamentales por parte de la investigación de una especie de las cuevas, el Phreatichthys andruzzii, que ha vivido aislado durante 2 millones de años bajo el desierto de Somalia.

Muchas especies de peces han evolucionado en ausencia de luz solar en los sistemas de cuevas en todo el mundo, y comparten un conjunto común de adaptaciones sorprendentes, incluyendo la pérdida del ojo. El nuevo estudio, publicado el 06 de septiembre en la revista de acceso libre PLoS Biology, informa que este pez de las cavernas tiene un reloj circadiano inusual, con un periodo de calendario extremadamente largo (hasta 47 horas) y es completamente ciego.

El reloj circadiano es un mecanismo altamente conservado de tiempo fisiológico que permite a los organismos anticipar y adaptarse al ciclo día-noche. Ya que su calendario tiene un período que no es precisamente de 24 horas, es vital que se reponga a diario a través de señales como la luz para asegurarse de que permanece sincronizado con el ciclo día-noche. Los mecanismos moleculares mediante el cual la luz regula el reloj siguen siendo poco conocidos. Los peces se han convertido en modelos útiles para estudiar cómo la luz regula el reloj, ya que en la mayoría de sus tejidos, la exposición directa a la luz restablece el reloj. Esto difiere de la situación de los mamíferos, donde la luz regula el reloj sólo indirectamente a través de los ojos. Sin embargo, la identidad de los fotorreceptores que debe ser ampliamente expresada en tejidos de peces ha sido un misterio.

pez cebra

"El pez de las cavernas nos dan una oportunidad única para entender cuán profundamente ha influido la luz del sol en nuestra evolución", explica Cristiano Bertolucci, co-autor del estudio. El punto de partida de los autores fue el de comparar el reloj circadiano de los peces ciegos de las cuevas de Somalia con la de un pez "normal", el pez cebra. Los investigadores estudiaron la actividad locomotora y la expresión de genes del reloj en ambas especies cuando fueron expuestas a un ciclo de luz-oscuridad. Mientras que obtuvieron una fuerte evidencia de que el reloj circadiano en el pez cebra se sincroniza con el ciclo de luz,  se detectó no ritmicidad en el pez de las cavernas.

Sin embargo, en un estudio similar, donde fueron expuestos los peces a una señal de sincronización alternativa, una hora regular de la comida, tanto el pez cebra como el de las cuevas mostraron la ritmicidad de un reloj circadiano. Por lo tanto, llegaron a la conclusión de que el pez de las cavernas todavía tiene un reloj que puede ser regulado por el comportamiento de alimentación, pero que no se puede restablecer por la luz. En un estudio más detallado, fueron capaces de demostrar que el pez de las cuevas conserva un reloj que marca un periodo prolongado. Sorprendentemente, también encontraron que la falta de su reposición por la luz no es debido a la pérdida del ojo de este pez, sino por las mutaciones en los fotorreceptores llamados opsinas que dejan el reloj en la mayoría de los tejidos incapaz de responder a la luz.

peces de las cavernas (Phreatichthys andruzzii)

"Este trabajo tiene una gran importancia para dos campos principales de interés", explica Nicholas Foulkes, otro co-autor del estudio. "En primer lugar, proporciona una nueva visión fascinante de cómo la evolución constante en la oscuridad afecta a la fisiología animal. Mientras que los estudios moleculares más detallados del pez de las cavernas se han centrado en los mecanismos subyacentes de la pérdida del ojo, se sabe muy poco acerca de otras adaptaciones más amplias a la vida sin la luz del sol. Segundo, este trabajo proporciona la primera evidencia genética de la identidad de los fotorreceptores ampliamente expresada en el pescado. Este estudio sienta las bases para una comprensión más completa de cómo los relojes responden a su entorno".

Este trabajo fue apoyado por fondos de Max-Planck-Institute for Developmental Biology, Tübingen, Karlsruhe Institute of Technology (KIT, Alemania), el CNRS (Francia), la University of Ferrara (Italia), MIUR (Italia) los proyectos PRIN2008 y Azione Integrata Italia-Spagna, el programa VIGONI de el DAAD y el AIT-MIUR, y el MICINN (Spain), proyectos CRONOSOLEA y AQUAGENOMICS. JFLO tiene una beca postdoctoral de la  Fundacion Seneca (Murcia, Spain).

Artículo científico: A Blind Circadian Clock in Cavefish Reveals that Opsins Mediate Peripheral Clock Photoreception