Lo comprobamos a diario todos aquellos que tenemos mascotas. Cuando llega la hora de la comida, nos miran fijamente, protestan o llaman nuestra atención de alguna forma para hacernos entender que ha llegado la hora del almuerzo. Y es que muchos miembros del reino animal se alimentan aproximadamente a la misma hora todos los días pero, ¿cómo saben los animales cuándo es la hora de comer en cada momento? ¿Por qué algunos animales comen más durante el día y otros durante la noche?
Comer a intervalos regulares es fundamental para todos los seres vivos, ya que les ayuda a adaptarse a su entorno y mantenerse sanos. El poseer una rutina de alimentación puntual no es sino una respuesta a factores ambientales, como la luz, la temperatura, la disponibilidad de alimento y las posibles amenazas de depredadores. Un factor clave que rige los horarios de alimentación de los animales es el ritmo circadiano, un ciclo natural que se repite cada 24 horas y que regula muchas funciones biológicas. Pero la pregunta sigue estando en el aire: ¿cómo controlan el tiempo y ajustan sus patrones de alimentación?
¿Cómo saben los animales cuándo es la hora de comer?
Los animales poseen varios relojes biológicos
Para averiguar la respuesta, un equipo de científicos de la Universidad Metropolitana de Tokio ha estado estudiando moscas de la fruta, pequeños insectos que comparten muchas similitudes con los humanos y que, por tanto, se emplean en una gran variedad de estudios científicos. A través de un método llamado ensayo CAFE, donde se pueden medir meticulosamente las cantidades de alimentación de moscas individuales, los investigadores profundizaron en los patrones de alimentación y su relación con la luminosidad ambiental.
Los animales no solo poseen el ritmo circadiano, tienen otros relojes, llamados relojes periféricos, que funcionan de manera diferente y pueden verse influenciados por señales externas, como la alimentación. Durante el experimento CAFE también manipularon los genes y proteínas implicados en los relojes de los insectos. Descubrieron que existen ciertos genes y proteínas que actúan como relojes en otras partes del cuerpo de la mosca, indicándoles cuándo comer y cuándo ayunar. Concretamente, el gen quasimodo (qsm) desempeña un papel decisivo en la sincronización de la alimentación con el ciclo de luz/oscuridad, pero no es eficaz en condiciones de oscuridad constante.
En estas condiciones, los genes reloj (clk) y ciclo (cyc) son los que mantienen los ciclos de alimentación y ayuno. Observaron que al reducir la expresión del gen qsm las moscas veían significativamente afectado su patrón de alimentación diurna. Descubrieron que este gen era esencial para sincronizar la alimentación con los ciclos de luz y oscuridad. Además, las moscas con mutaciones en sus genes centrales del reloj circadiano sufrieron graves alteraciones en sus patrones de alimentación diarios. En condiciones de total oscuridad, las moscas con mutaciones en sus genes circadianos centrales mostraron comportamientos alimentarios erráticos.
Osos panda disfrutando
Los investigadores descubrieron que otro conjunto de genes, que también forman parte del mecanismo del reloj circadiano pero ubicados en las células nerviosas en lugar de en los tejidos metabólicos, desempeñaban un papel muy importante en estas funciones vitales. Estos genes ayudaron a sincronizar los ciclos de alimentación y ayuno con los ciclos de día y noche.
«En resumen, nuestros resultados revelaron vías novedosas que regulan la formación de ritmos alimentarios en Drosophila«, escribieron los autores del estudio. “Los ritmos de alimentación y ayuno coordinan el metabolismo y afectan el envejecimiento y la duración de la vida. Otros estudios de estos ejes pueden contribuir a la salud humana”.
¡Hora de comer!
El ciclo fisiológico del ritmo circadiano es compartido por un amplio espectro de organismos, desde animales y plantas hasta bacterias y algas. Actúa como el «reloj maestro» y dirige los comportamientos rítmicos. Comprender los mecanismos moleculares que controlan los ciclos alimentarios puede mejorar nuestra comprensión del comportamiento animal, incluido el comportamiento humano, ya que, según los expertos podría, en última instancia, conducir a tratamientos innovadores para los trastornos alimentarios en los humanos.
Referencias:
- “Dissecting the daily feeding pattern: Peripheral CLOCK/CYCLE generate the feeding/fasting episodes and neuronal molecular clocks synchronize them” by Akiko Maruko, Koichi M. Iijima and Kanae Ando, 7 October 2023, iScience. DOI: 10.1016/j.isci.2023.108164
- Brancaccio, M., Edwards, M., Patton, A., Smyllie, N., Chesham, J., Maywood, E., & Hastings, M. (2019). Cell-autonomous clock of astrocytes drives circadian behavior in mammals. Science, 363, 187 – 192. https://doi.org/10.1126/science.aat4104.
- Almeida, P., Solis, B., Stickley, L., Feidler, A., & Nagoshi, E. (2021). Neurofibromin 1 in mushroom body neurons mediates circadian wake drive through activating cAMP–PKA signaling. Nature Communications, 12. https://doi.org/10.1038/s41467-021-26031-2.
- Zhao, J., Warman, G., Stanewsky, R., & Cheeseman, J. (2019). Development of the Molecular Circadian Clock and Its Light Sensitivity in Drosophila Melanogaster. Journal of Biological Rhythms, 34, 272 – 282. https://doi.org/10.1177/0748730419836818.
