La mayoría de los animales sincronizan sus relojes circadianos con el ritmo diario del sol, pero ¿qué sucede durante el invierno polar cuando el sol nunca sale por encima del horizonte? Según un estudio de la Universidad de Delaware, publicado recientemente en PLOS Biology, el krill ártico puede detectar pequeños cambios en la intensidad de la luz durante los días polares de invierno, lo que les permite mantener sus ritmos biológicos diarios.
Las expansiones del área de distribución del norte en respuesta al cambio climático pueden obligar a otras especies marinas a desarrollar adaptaciones similares para prosperar en este entorno extremo, por lo que los resultados de esta investigación pueden ser muy valiosos en el futuro.
La luz en el ártico
La luz juega un papel fundamental en la ecología de los organismos en casi todos los hábitats de la tierra y es fundamental para procesos como la visión y el ajuste de los ritmos circadianos. Los polos representan regímenes de luz extrema con un ciclo de luz anual que incluye períodos de sol de medianoche y noche polar. El Océano Ártico se extiende hasta el Polo Norte, y los extremos de luz marina alcanzan su máxima extensión en este hábitat.
Durante esta Noche Polar, las definiciones tradicionales de día y noche y el fotoperiodo estacional se vuelven irrelevantes, ya que sólo hay periodos de «crepúsculo» definidos por la elevación del sol por debajo del horizonte al mediodía. En este caso, el clásico ciclo de luz estaría modulado durante la Noche Polar Ártica por componentes lunares y de auroras boreales. Por lo tanto, no es extraño preguntarse si este particular entorno de luz ambiental es relevante para los procesos conductuales y visuales de los organismos.
Ciclos foto fisiológicos en el krill ártivo
Los investigadores midieron la intensidad de la luz del mediodía durante los meses de invierno en el archipiélago de Svalbard en el Océano Ártico, desde un observatorio de luz terrestre y un buque de investigación marina, y utilizaron grabaciones acústicas submarinas para monitorear las migraciones diarias del krill ártico (Thysanoessa inermis). El krill es un tipo de pequeño crustáceo similar al camarón que forma una parte importante de la dieta de muchos animales marinos grandes, como las ballenas.
La disponibilidad de luz fue solo 2 veces mayor al mediodía que a medianoche en medio del invierno ártico, en comparación con una diferencia de 7 veces durante la primavera y el otoño. Sin embargo, el krill exhibió un fuerte ritmo circadiano, migrando a la superficie para alimentarse durante la noche polar y retrocediendo a las profundidades para evitar depredadores durante el crepúsculo del mediodía.
Para investigar los mecanismos que sustentan estas migraciones nocturnas, los investigadores utilizaron una técnica llamada registro de electrorretinogramas extracelulares (ERG) para medir la sensibilidad visual del krill en el laboratorio. Encontraron que el krill era más sensible a la luz por la noche que durante el día, lo que indica que son capaces de sincronizar sus ritmos circadianos con pequeñas variaciones en las señales de luz externas.
Los aumentos en la sensibilidad visual por la noche permiten que el krill se aclimate a pequeñas variaciones en la intensidad de la luz y mantenga sus ritmos diarios de comportamiento durante todo el invierno polar. Tales adaptaciones también pueden ser esenciales para regular los ciclos mensuales y anuales de comportamiento y fisiología, dicen los autores.
“Descubrimos que el entorno lumínico durante la noche polar del Ártico tiene una compleja relación entre ‘luz’ y ‘oscuridad’ debido a la luz procedente del sol por debajo del horizonte, la luna y la aurora boreal. Aunque esta luz es tenue y diferente al fotoperiodo típico de latitudes más bajas, demostramos que es suficiente para poner en marcha el reloj biológico en el krill, lo que demuestra que este animal tiene uno de los ritmos biológicos más sensibles estudiados hasta la fecha”, explica Jonathan H. Cohen coautor e investigador de la School of Marine Science & Policy de la Universidad de Delaware.
Imagen Portada: Paisaje lumínico durante el período «crepúsculo del mediodía» de Polar Night en Svalbard, que contiene luz del sol debajo del horizonte, luz de la luna, la aurora boreal y luz artificial. Créditos de imágenes: Geir Johnsen.
