El cuerpo del organismo no solo tiene un reloj biológico que puede indicar la hora del día, sino que también puede indicar la época del año. Investigadores de Japón han descubierto que una pequeña molécula capaz puede estar detrás del mecanismo por el cual el reloj biológico lleva la cuenta de las estaciones.

En un estudio que se publicó recientemente en PLOS Biology , investigadores de la Universidad de Osaka revelan que la señalización del glutamato es responsable de la regulación estacional de la reproducción en los insectos del frijol mediante genes implicados en el mantenimiento del ritmo circadiano.

El ritmo circadiano es impulsado por un reloj biológico que controla los procesos corporales según la hora del día. Un proceso relacionado es la sensibilidad al fotoperíodo, o regulación estacional, en la que los procesos corporales se regulan según la estación en función de la duración de los períodos diurno y nocturno.

"Estudios anteriores han demostrado que los genes del reloj circadiano están involucrados no solo en la regulación de los procesos diarios, sino también en la regulación de eventos estacionales, como la reproducción en insectos", afirma Masaharu Hasebe, primer autor del estudio. "Sin embargo, el mecanismo que gobierna esta interacción no estaba claro".

Para abordar esto, los investigadores se centraron en el glutamato, un neurotransmisor que participa en la transmisión de una amplia variedad de señales en el cerebro de muchos animales, desde invertebrados hasta mamíferos. Usando chinches, un modelo conveniente de los ritmos estacionales relacionados con el reloj circadiano, se evaluó el nivel de glutamato en el cerebro en diferentes condiciones fotoperiódicas relacionadas con el ciclo reproductivo estacional y en respuesta a la interferencia con los genes del reloj circadiano.

"Los resultados fueron muy claros", explica Sakiko Shiga, autora principal del estudio. "Los niveles de glutamato extracelular en todo el cerebro fueron significativamente más altos en condiciones de días cortos que en condiciones de días largos, y la eliminación del período del gen del reloj eliminó esta diferencia".

Reducir o aumentar directamente los niveles de glutamato en los cerebros de los insectos del frijol también disminuyó los cambios específicos de la temporada en el estado reproductivo. Además, la reducción o el aumento de los niveles de glutamato interrumpieron las respuestas fotoperiódicas de las neuronas de la pars intercerebralis, que normalmente cambian su actividad neuronal estacionalmente y promueven la puesta de huevos.

"Nuestros resultados muestran que la dinámica del glutamato extracelular está regulada por genes reloj y desempeña un papel esencial en el control fotoperiódico de la reproducción", dice Hasebe.

Dado que el glutamato se usa ampliamente para la neurotransmisión en animales, desde insectos hasta mamíferos, los hallazgos de este estudio tienen implicaciones más allá de la biología del insecto del frijol. Es posible que más estudios que investiguen este vínculo mecánico recientemente descubierto entre el reloj circadiano y la regulación del fotoperíodo mejoren nuestra comprensión de la adaptación estacional en una amplia gama de animales.

El artículo, "La dinámica del glutamato dependiente del gen del reloj en el cerebro del insecto del frijol regula la reproducción fotoperiódica" se publicó en PLOS Biology . + Explora más

Estacionalidad del cerebro:las neuronas del insecto del frijol necesitan un gen del reloj biológico para la puesta de huevos estacional