Por la mañana nos despertamos, y por la noche nos entra sueño. Es lógico: por la mañana hay luz y por la noche... pues es de noche. ¡Qué fácil! Pero no puede ser tan sencillo. Aunque cerrases todas las persianas y desconectases todos los relojes y despertadores de casa, tú o tus padres os despertaríais más o menos a la hora correcta para ir al instituto. ¿Por qué? ¿Cómo? Todos los seres vivos tenemos relojes internos que nos dicen, aproximadamente, qué hora es y que nos despiertan cuando toca (aunque no queramos).
Ciclos y calendario: pulsera contra arena
Tic-tac... La vida está llena de ciclos: día-noche, invierno-verano, tic-tac, tic-tac... Tic. Aunque no lo parezca, estos ciclos son peligrosos. De noche no hay luz, bajan las temperaturas, estamos más expuestos a los peligros. Tac. Hay que estar preparados. La selección natural favorece a los organismos preparados para afrontar estos ciclos. De hecho, estar preprogramado para hacer frente a los cambios cíclicos es tan esencial que todos los seres vivos lo están.
Pero no sólo llevamos interiormente relojes de pulsera. Existen otros relojes que marcan el tiempo que falta para un acontecimiento puntual: el desarrollo de los embriones, la pubertad, la muerte... Si los anteriores eran relojes de pulsera, éstos son relojes de arena. Cuando tota la arena ha caído, se produce el acontecimiento y nadie puede darle ya la vuelta al reloj. Son relojes no cíclicos que marcan el calendario de nuestra vida.
Relojes de pulsera
Relojes diarios: circadianos
Si un tren sale cada día, de manera constante, a las 8.42 h, ¿qué se hace para no perderlo? Llevar un reloj. Todos los seres vivos actuales presentan un ritmo interno, llamado reloj biológico, que marca, más o menos, ciclos de 24 horas. Son los llamados ritmos circadianos (del latín circa diem, que significa “casi un día”). ¿Casi? Sí, nuestro reloj no es infalible, necesita un reajuste diario. Sin reajustar el reloj, perdemos el tren. Este reajuste se realiza, principalmente, a través de la luz.
Pero no todos los órganos del cuerpo están expuestos a la luz. Necesitamos un director que sincronice todas las células de nuestro cuerpo. El jefe organizador, el relojero mayor del cuerpo humano, se encuentra en el cerebro, un poco más arriba del quiasma óptico, donde se cruzan los nervios procedentes de los ojos. Por eso se le llama núcleo supraquiasmático (NSQ).
(c) www.sxc.hu/profilessri_grafix.
El NSQ es el capataz y, como tal, tiene ciertos privilegios. Es el único que tiene reloj con acceso a la luz. Desde las retinas de nuestros ojos salen nervios que van directamente al NSQ y que le informan de los momentos en que hay luz. Pero la retina no es el único espía del capataz: la epífisis, el llamado tercer ojo, se activa en ausencia de luz, produciendo melatonina. La melatonina es el mensajero que informa al NSQ de que no hay luz. Con estos dos informadores, el NSQ se puede regular por sí mismo y regular al resto de células de nuestro organismo. Cuando un organismo es capaz de anticiparse a los ciclos, es capaz también de estar preparado para afrontarlos. En última instancia, es la acción del NSQ sobre el resto del cuerpo la que nos activa por la mañana y la que nos hace descansar por la noche.
Errores en el reloj circadiano: “jet lag”
Los viajes en avión de larga duración han reducido las distancias de la Tierra. Ir a la otra punta del mundo ya no es tarea de aventureros navegantes. Se tarda un día en llegar. Pero los viajes tan largos en avión han creado un nuevo problema: el jet lag (trastorno horario). Quien sufre el jet lag debe soportar los siguientes síntomas: alteraciones del sueño, disminución de la capacidad mental, pérdida de apetito e indigestiones. Pero, ¿por qué aparece el jet lag?
Supongamos que viajamos a San Francisco, California. Lo primero que tenemos que saber es que California tiene una diferencia horaria con España de +9 horas (el Sol sale 9 horas después allí que aquí). Nuestro vuelo sale a las 12 h del aeropuerto del Prat, Barcelona. El vuelo es tranquilo y dura 18 horas. Para nuestro reloj interno (y para el de pulsera que nos han dejado subir al avión), llegamos a las 6 de la madrugada. Sin embargo, allí son las 9 de la noche. Nuestro cuerpo tiene sus ciclos programados para que en ese momento empiece a brillar el Sol (¡tendrían que ser las 6 de la madrugada!) y en cambio acaba de empezar la noche. El cuerpo se activa, pensando que saldrá el Sol... pero se encuentra con horas de oscuridad. Cuando, desde la retina, tendríamos que estar enviando señales de luz, Sol, día; nos llegan señales de oscuridad, noche, melatonina desde la epífisis. Eso hace que el NSQ se pierda y se nos alteren los biorritmos. Y no hay yogurt que pueda hacer nada. El núcleo supraquiasmático tarda unos cinco días en volver a ajustarse al nuevo horario.
24 horas
Relojes de menos de un día
Pero no sólo tenemos relojes que marcan días. Muchos de los procesos de nuestro cuerpo necesitan relojes más rápidos. Por ejemplo, el corazón late unas 70 veces por minuto, de manera sincrónica. El corazón está formado por células musculares que también “laten”. Para que el corazón funcione correctamente, estas células deben coordinarse como si fueran remeros de una barca de competición. Si cada remero va a su ritmo y no se ponen de acuerdo entre ellos, la barca se pondrá a dar vueltas y no avanzará correctamente.
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Las células cardiacas se pueden cultivar aisladamente en el laboratorio. Cada célula late por sí misma a su propio ritmo y compás. Ahora bien, cuando dos células del corazón se tocan, se detienen e, inmediatamente, empiezan a latir a la vez. Es así como el corazón puede dar impulso a la sangre: sincronizando los pequeños cronómetros de todas sus células. La barca de remos ya puede avanzar.
28 días
Relojes mensuales
Hay otros relojes que marcan intervalos de tiempos de más de un día: el ciclo menstrual femenino, por ejemplo, tiene un ritmo (casi) mensual. Cuando llega la pubertad, las mujeres entran en un ciclo que ya no abandonarán hasta la menopausia.
Empezaremos el ciclo por el engrosamiento del endometrio de la mujer, es decir, de las paredes de su útero, donde se alojará y crecerá el bebé. El endometrio se “engorda” para alojar el óvulo que la mujer liberará. Se ablanda para que el posible embrión “se encuentre a gusto”. A los 14 días, aproximadamente, la mujer libera un óvulo desde sus ovarios: ovula. A los 28 días, más o menos, si el óvulo no ha sido fecundado, el endometrio se desprende: es la menstruación. Cuando la menstruación acaba, el endometrio vuelve a regenerarse y a crecer. Y todo vuelve a empezar.
Este ciclo está regido por las hormonas. Dos de ellas son los estrógenos y la progesterona. Como se puede observar en el gráfico, estas dos hormonas tienen también un comportamiento cíclico. De manera general podríamos decir que los estrógenos dirigen la ovulación, y la progesterona se prepara para la fecundación. La ausencia de la fecundación hace que disminuya la cantidad de progesterona y produce la menstruación.
Relojes de arena
9 meses
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Embarazo y desarrollo
Si durante gran parte de la vida adulta de una mujer su reloj sexual es un reloj cíclico, durante el embarazo este reloj se convierte en un reloj de arena. En nueve meses, este reloj se agotará y se producirá el parto. Aun así, durante estos nueve meses, el reloj ha ido trabajando. Todos los seres humanos nos desarrollamos del mismo modo y en los mismos tiempos. Estamos programados así.
Pasamos por diferentes etapas (23, según las etapas de Carnegie). Por ejemplo, hacia las 5 semanas, todos empezamos a desarrollar los ojos y las orejas; hacia la séptima semana, desarrollamos los huesos, etc. ¡Y todo eso nos viene marcado desde nosotros mismos! ¿Cuándo y cómo se transforma el reloj cíclico en un reloj de arena? Tras la implantación del embrión. Cuando un espermatozoide fecunda un óvulo, forman una única célula, el zigoto. Este zigoto se va dividiendo en 2, 4, 8, 16, 32... células. A partir de un número determinado de divisiones se llama embrión. Este embrión se tiene que implantar en el endometrio ablandado para poder desarrollarse adecuadamente. La implantación impide que la cantidad de progesterona disminuya; de hecho, empieza a aumentar y, con ella, la cantidad de estrógenos. Sus niveles ya no disminuirán hasta el momento del parto. El cambio, en los niveles de progesterona es el que hace girar el reloj de arena.
(c) www.sxc.hu/profiles/wierdvis
12-15 años
Infancia y adolescencia
Nuestro desarrollo no se acaba tras el parto. Después de nacer se pone en marcha otro reloj: la infancia. Durante los primeros 6 años (aproximadamente) de nuestra vida nos seguimos formando y parece que nuestro crecimiento no se detenga. Es la época en que más oímos las típicas frases: “¡Pero qué grande que te has hecho!”; “¡Si tampoco hace tanto que no te veo!”; “¿Es que no pararás nunca de crecer?”... ¡Pues sí!
A los 6 años este crecimiento se empieza a retrasar hasta, más o menos, los 12-15 años (según si eres niño o niña). En esa época se produce el cambio más radical: la pubertad. Todos estos cambios los rigen nuestros amigos internos: los relojes de arena. Nuestro cuerpo sabe cuándo debe crecer.
Envejecimiento: telómeros
En la conocida película Blade Runner, Harrison Ford persigue a los replicates. Los replicates son robots tan perfectamente construidos que no se distinguen de los humanos. Los replicates se han rebelado porque están hartos de tener fecha de caducidad. Cuando se fabrica un replicate, se programa el día en que será desconectado, sin que él lo sepa; de manera parecida a lo que nos pasa a nosotros. No existe la inmortalidad. Desde el mismo momento en que nacemos, nuestros relojes de arena nos van marcando los diferentes acontecimientos. Uno de ellos es el envejecimiento: las células envejecen y tienen una manera de saber hasta qué punto son viejas. Nuestro reloj de envejecimiento lo encontramos en nuestros cromosomas.
Los cromosomas son agrupaciones del ADN.
En los extremos de cada cromosoma es donde se encuentran los telómeros, en este caso teñidos de amarillo. (c) Human Genome Program, US Department of Energy. http://genomics.energy.gov.
Cuando se divide la célula, cada cromosoma debe ser copiado totalmente para que las dos células resultantes tengan la misma información, si no es así, no serian nuestras células. En los extremos de cada cromosoma hay una región de “letras” repetidas que se va perdiendo con cada duplicación de células. Tienen un nombre extraño: telómeros. Las células resultantes de una división tienen los telómeros más cortos que la original, se han dividido más veces: son más viejas. Si en la célula original el telómero decía “jovenjovenjovenjovenjoven”, en las células resultantes dirá “jovenjovenjovenjoven” y, en las que resulten de éstas, dirá “jovenjovenjoven”. Por lo tanto, cuanto más se divide una célula, menos joven es.
