Para proporcionar a los organismos una ventaja de aptitud física, los relojes circadianos tienen que reaccionar adecuadamente a los cambios en el entorno. Así por ejemplo, el aumento de la intensidad de la luz solar prolonga la duración del sueño y da como resultado una siesta más prolongada al mediodía, lo que retrasa la reanudación de la actividad hasta la noche. Este es el resultado de la última investigación realizada por científicos de la Universidad de Würzburg y los EE.UU. Los neurobiológicos estudiaron el impacto de diferentes intensidades de luz en el ritmo circadiano de la Drosophila, también conocida como la mosca de la fruta común.

La capacidad de los animales para adaptarse a un entorno siempre cambiante juega un papel fundamental en su forma física. Un jugador claves en esta adaptación es el reloj circadiano: para que los animales pueden predecir los cambios del día y la noche, deben monitorear, detectar e incorporar constantemente los cambios en el entorno. La adecuada incorporación y reacción a las intensidades de luz altas es de especial importancia para los insectos, ya que pueden sufrir desecación durante los calurosos días de verano. La nueva investigación, cuyos resultados fueron publicados en “The Journal of Neuroscience”, muestra cómo diferentes fotorreceptores tienen funciones especializadas para integrar intensidades de luz baja, media o alta en el sistema circadiano de la drosophila.

“Hemos demostrado que la luz de intensidad baja, media y alta sincroniza el reloj circadiano en el cerebro de la mosca en las 24 horas del día” resume Charlotte Helfrich-Förster, profesor titular de la Cátedra de Neurobiología y Genética de la Universidad de Würzburg.

Los experimentos mostraron que la luz de alta intensidad afecta visiblemente el patrón de actividad de las moscas de la fruta. El efecto fue más notable en la “siesta”, que fue de un promedio de una hora más larga. Esto llevó a un retraso en el pico de actividad en la noche, lo que provocó que las moscas se activaran una o dos horas más tarde lo habitual.

Los científicos también pudieron identificar el culpable del cambio del comportamiento a nivel molecular: foto-receptores especiales fuera de la retina, conocidos como ojales de Hofbauer-Buchner o ojales cortos de HB. Estos “ojos extra” microscópicamente pequeños y que cada uno cuenta con solo cuatro células sensoriales, fueron descubiertos hace 30 años por los biológicos de Würzburg Alois Hofbauer y Erich Buchner.

Los científicos creen que la respuesta de la mosca de la fruta a la luz de alta intensidad tiene sentido: “Es un mecanismo esencial para evitar la luz fuerte y posiblemente dañina en el medio día”, explica Hofbauer-Buchner. Después de todo, las altas intensidades de luz ocurren con frecuencia en los días calurosos de verano que pueden ser perjudiciales especialmente para los insectos, por un lado, porque se deshidratan rápidamente y también porque los depredadores los pueden detectar más fácilmente a la luz del día.

Estructuras comparables en los humanos

Para excluir la posibilidad de que esta siesta más larga haya podido ser causada no por la intensidad de la luz sino por la temperaturas cálidas asociadas, los científicos también realizaron experimentos con moscas modificadas genéticamente. El reloj circadiano de estas moscas ya no responden a las variaciones de temperatura y siguen mostrando el mismo cambio de comportamiento. Esto respalda la suposición de que la intensidad de la luz es responsable de siestas más largas y una actividad nocturna tardía.

Según los investigadores, los resultados del estudio muestran “sorprendentes similitudes entre la mosca de la fruta común y el sistema de los mamíferos”. Los mamíferos y los humanos también tienen fotorreceptores especializados que perciben una luz intensa y envían señales directamente al reloj circadiano en una área especial del diencéfalo (hipotálamo). No se sabe si su activación hace que los humanos también tomen una siesta más larga por la tarde. Pero los científicos creen que estos es bastante posible.