Los animales poseen relojes circadianos, u osciladores de 24 horas, para regular el comportamiento diario. Por lo general, se inspiran en el cambio periódico de la luz solar y la oscuridad. Sin embargo, muchos animales también están expuestos a la luz de la luna, que vuelve a ocurrir con una periodicidad de ~25 horas.

Los laboratorios de Florian Raible en Max Perutz Labs, una empresa conjunta de la Universidad de Viena y la Universidad Médica de Viena, y Kristin Tessmar-Raible (Max Perutz Labs, Instituto Alfred Wegener, Universidad de Oldenburg) ahora han descubierto que la luz de la luna ajusta el reloj diario de las lombrices de cerdas marinas, que les ayuda a afinar su ciclo reproductivo a determinadas horas de la noche. El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences , proporciona una explicación del fenómeno de que los relojes diarios, desde las moscas hasta los humanos, pueden exhibir tiempos de ejecución plásticos.

Para producir la próxima generación, el gusano de cerdas marinas Platynereis dumerilii libera sus óvulos y esperma libremente en el agua de mar abierta. La sincronización correcta de sus ciclos reproductivos es, por lo tanto, esencial para la supervivencia de la especie. Ya se sabía que los gusanos de cerdas programan su reproducción a pocos días del mes. Ahora, los investigadores descubrieron que también se sincronizan a horas muy específicas durante cada noche. "Mostramos que la luz de la luna determina cuándo, precisamente, durante la noche, los gusanos comienzan su comportamiento reproductivo, que siempre es durante la parte más oscura de la noche", explica el primer autor Martin Zurl. En lugar de actuar como estímulo directo para el enjambre, la luz de la luna cambia la duración del período del reloj circadiano. En la naturaleza, la hora de la luz de la luna cambia cada día unos 50 minutos. La plasticidad del reloj permite que los gusanos tengan en cuenta estos cambios.

Los científicos colaboraron con los laboratorios de Robert Lucas en la Universidad de Manchester (Reino Unido) y Eva Wolf en el Instituto de Biología Molecular de Mainz y la Universidad de Mainz (Alemania) para caracterizar los receptores de luz involucrados en este proceso. Identificaron que las funciones combinatorias de una opsina (estrechamente relacionada con la melanopsina del fotorreceptor circadiano de los mamíferos) y un criptocromo decodifican diferencialmente la luz del sol y la de la luna para ajustar el reloj plástico diario. En colaboración con el laboratorio de Charlotte Helfrich-Förster en la Universidad de Würzburg (Alemania), los investigadores demostraron que la decodificación específica de la luz de la luna también es relevante para los relojes diarios de otras especies.

El impacto de la intensidad de la luz en la duración del período del reloj circadiano se ha documentado para varios organismos en condiciones de laboratorio artificiales durante décadas. Sin embargo, la relevancia fisiológica de estas observaciones no ha sido clara. "Nuestro trabajo revela que existe un significado ecológico detrás de la observación de que el reloj circadiano de un individuo puede funcionar a diferentes velocidades", explica Kristin Tessmar-Raible. Cabe destacar que los humanos también muestran esa plasticidad circadiana. Por ejemplo, los pacientes con trastorno bipolar exhiben enigmáticos períodos circalunidianos (es decir, 24,8 h) correlacionados con sus cambios de humor. Los científicos esperan que su trabajo ayude a comprender el origen y las consecuencias de la plasticidad del temporizador biológico, así como su interacción con las señales de tiempo natural.