Nuestras vidas están regidas por el tiempo; lo usamos para saber qué hacer. Pero el despertador que nos despierta por la mañana o el reloj de pulsera que nos indica que llegamos tarde a cenar son relojes antinaturales. Nuestra biología responde a un ritmo mucho más antiguo, que probablemente empezó a marcar el paso al principio de la evolución de toda forma de vida.
En nuestros genes, y en los de casi todos los seres vivos de la Tierra, están inscritas las instrucciones para un reloj biológico que marca el transcurso de unas 24 horas. Los relojes biológicos, o «relojes circadianos», ayudan a regular nuestros patrones de sueño, el estado de alerta, el ánimo, la fuerza física, la presión arterial y mucho más.
En condiciones normales, experimentamos un patrón de 24 horas de luz y oscuridad, y nuestro reloj circadiano utiliza esta señal para sincronizar el tiempo biológico con el día y la noche. Después, el reloj permite anticipar las distintas exigencias de la jornada de 24 horas y ajustar con precisión la fisiología y el comportamiento antes de que cambien las condiciones. La temperatura corporal desciende, la presión arterial baja, el rendimiento cognitivo disminuye y el cansancio aumenta antes de acostarnos. Antes del amanecer, el metabolismo se activa para anticiparse al aumento de actividad cuando despertamos.
El reloj circadiano también evita que todo ocurra al mismo tiempo y garantiza que los procesos biológicos se produzcan en la secuencia adecuada. Para funcionar correctamente, las células necesitan los materiales apropiados, en el lugar correcto y en el momento oportuno.
Miles de genes deben activarse y desactivarse en orden y armonía. Las proteínas, las enzimas, las grasas, los carbohidratos, las hormonas, los ácidos nucleicos y otros compuestos deben absorberse, descomponerse, metabolizarse y producirse en una ventana temporal precisa. Hay que obtener energía y asignarla después al crecimiento, la reproducción, el metabolismo, la locomoción y la reparación celular.
Todos estos procesos, y muchos otros, requieren energía y deben programarse para el momento adecuado del día. Sin un reloj, nuestra biología sería un caos.
La investigación pionera de Jeffrey Hall, Michael Rosbash y Michael Young —galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2017 a principios de esta semana— nos proporcionó la primera comprensión clara de cómo funciona un reloj biológico en cualquier organismo; en este caso, una mosca de la fruta.
Cómo funciona el reloj
En el centro del reloj hay un «bucle de retroalimentación negativa» que consta de la siguiente secuencia de acontecimientos. Los genes del reloj producen mensajes que se traducen en proteínas. A continuación, las proteínas interactúan para formar complejos y pasan del citoplasma de la célula al núcleo, donde inhiben sus propios genes. Después, estos complejos inhibidores de proteínas del reloj se descomponen, y los genes del reloj vuelven a quedar libres para producir más mensajes y nuevas proteínas; el ciclo continúa día tras día.
Este bucle de retroalimentación negativa genera un ritmo de producción y degradación de proteínas de casi 24 horas que impulsa el día biológico interno.
A partir de los hallazgos de Hall, Rosbash y Young en la mosca de la fruta, se descubrieron genes del reloj muy similares en ratones, seres humanos y muchos otros animales. Así, los relojes biológicos que «marcan el paso» en nosotros son, en términos generales, similares a los que se encuentran en insectos, gusanos, peces y aves.
Ahora sabemos que las preferencias matutinas y vespertinas de las personas que se describen como «alondras» o «búhos» también parecen estar relacionadas con pequeñas variaciones en algunos de estos genes del reloj que aceleran o ralentizan nuestros ritmos circadianos.
No molestar
Comprender cómo funcionan los relojes circadianos y el papel central que desempeñan en nuestra biología ha impulsado avances en muchos ámbitos, entre ellos la constatación de que, cuando se alteran los ritmos circadianos, la salud y el bienestar generales pueden verse gravemente afectados.
Los trabajadores por turnos intentan dormir durante el día, pero el sueño suele ser más corto y de peor calidad que cuando se duerme por la noche porque, aunque estén agotados, el sistema circadiano le indica al cuerpo que debe permanecer despierto. Después trabajan de noche, cuando el sistema circadiano ha preparado el cuerpo para dormir y el estado de alerta y el rendimiento son bajos. En la práctica, trabajan cuando tienen sueño y duermen cuando no lo tienen.
La alteración del ritmo circadiano a corto plazo puede tener un gran impacto negativo en la memoria, resolución de problemas, respuestas emocionales y la atención. Además, se ha demostrado que trabajar durante años en turnos nocturnos aumenta el riesgo de enfermedades cardíacas, infecciones, cáncer, diabetes tipo 2 y obesidad. Por eso, ignorar nuestros ritmos circadianos puede acarrear graves consecuencias.
La alteración del ritmo circadiano también es una característica común de algunas de las enfermedades más difíciles de tratar de nuestro tiempo. Las personas que padecen enfermedades mentales como la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la depresión; afecciones neurológicas como el alzhéimer, el accidente cerebrovascular y la esclerosis múltiple; trastornos del desarrollo como el autismo; y trastornos oculares graves (incluido el desarrollo de cataratas) presentan alteraciones del ritmo circadiano.
El futuro de la investigación sobre los ritmos circadianos consiste en comprender cómo se produce esta alteración y, a partir de ese conocimiento, desarrollar nuevos fármacos y tratamientos que nos ayuden a regular el tiempo interno en todo el espectro de la salud. Vivimos tiempos verdaderamente emocionantes.
