¿Qué tienen en común las moscas con el sueño y con el autismo? Esta es una pregunta difícil de responder sin explicar lo que es el reloj biológico, el mismo que sale a colación cada vez que se habla de cambiar al horario de verano o cuando se viaja en avión a un país con un huso horario distinto.

En 2017, Jeffrey C. Hall y Michael Rosbash (de la Brandeis University), junto con Michael W. Young (de la Rockefeller University) recibieron el Premio Nobelpor descubrir cómo los organismos coordinan su conducta y fisiología con la rotación del planeta Tierra. Si bien esto parece ser algo esotérico, lo cierto es que el fenómeno se conoce empíricamente desde el siglo XVIII: en ese entonces, el astrónomo Jean Jacques d’Ortous de Mairan estudiaba unas plantas llamadas mimosa, que tienen la particularidad de cerrar sus hojas durante la noche. Lo que entonces se creía es que la planta sentía la luz solar y la ausencia de ella. D’Ortous demostró que esto no era así: guardó las mimosas en un lugar completamente a oscuras y se dio cuenta de que seguían cerrando y abriendo sus hojas a las horas correspondientes: acababa de descubrir el reloj biológico.

Gran parte de los organismos, incluyendo los seres humanos, también tienen este reloj. Durante el siglo XX, hubo muchos científicos que investigaron sobre los ciclos de sueño y vigilia: unos estadounidenses se encerraron en una cuevapor un mes en 1938; un espeleólogo francés se encerró por meses en cuevas (en distintas ocasiones) entre los 23 y los 60 años para estudiar cómo su cuerpo cambiaba sus ciclos y su mente perdía la noción del tiempo. En la década de 1970, se harían experimentos similares con grupos de personas.

Con esto se demostró que, como muchos vegetales y el resto de los mamíferos, los humanos también tienen un reloj biológico. Es más: eventualmente se descubrió que este reloj no está solo en el cerebro, sino en cada una de las células del cuerpo. Esto significa que tener un reloj biológico es mucho más que simplemente responder a la luz del sol: el organismo puede anticiparse al día y la noche antes del atardecer y el amanecer, para así prepararse mejor a las actividades correspondientes. Las plantas arman los compuestos que necesitan para hacer fotosíntesis antes de que llegue la luz, el ratón se esconde antes de que asomen los primeros rayos de sol…

En los seres humanos, hay neuronas localizadas en el hipotálamo del cerebro que son las encargadas de enviar la señal de “tiempo” hacia el resto del cuerpo, explica la neurocientífica Angelina Palacios, investigadora postdoctoral de la Pontificia Universidad Católica de Chile y que ha realizado su investigación en el Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso (CINV). Además, el cuerpo humano posee numerosos relojes periféricos en órganos como el corazón, páncreas, pulmones, riñones o hígado que se encuentran sincronizados con el reloj del cerebro: esto dirige los procesos fisiológicos y las conductas que el organismo lleva a cabo de manera periódica y en un tiempo puntual. Es decir, el cuerpo humano se ha adaptado por completo a los ciclos diurnos-nocturnos del planeta.

El “cronómetro” interno regula los cambios que ocurren durante el día en los latidos del corazón, la presión arterial, la respiración, la actividad reproductiva, niveles hormonales, temperatura corporal, metabolismo, patrones del sueño, estados de alerta y hasta la sensibilidad a fármacos, entre otros procesos. Por lo mismo, cualquier alteración en este reloj interno podría derivar en algún trastorno o incluso podría provocar algunas enfermedades.

El funcionamiento del reloj biológico empezó a entenderse en 1984: ese año, los científicos ganadores del Nobel, trabajando con la drosophila melanogaster (más conocidas como “mosca del vinagre”), consiguieron aislar un gen que codifica una proteína llamada PERIOD, que se acumula durante la noche y se degrada durante el día, además de otros mecanismos químicos que regulan lo que se conoce como los ritmos circadianos. ¿Y por qué con estas moscas? “Porque compartimos mucho material genético con ellas”, dice Palacios, lo que hace de esta mosca un “organismo modelo” para entender procesos que ocurren en el ser humano. Así, entender lo que pasaba con este insecto “fue directamente relevante para entender cómo funciona nuestro reloj”, explica la neurocientífica.

Según Palacios, alrededor del 70% de los genes humanos tienen homólogos (es decir, cumplen las mismas funciones) en la drosophila melanogaster. Además, un 61% de los genes de enfermedades humanas conocidas (y un 70% de los genes relacionados con cáncer en humanos) tienen homólogos en esta mosca.

Palacios y el equipo de investigación del CINV analiza los ciclos de sueño y la actividad cerebral de la drosophila: esto les ha brindado varias claves sobre el sueño humano. Por ejemplo, forzarse a tener actividad en periodos que deberían dedicarse al sueño causa un aumento en las hormonas de estrés y, cuando se convierte en un acto sostenido en el tiempo, puede generar hipertensión y diabetes, entre otros problemas de salud. Por supuesto, cambios pequeños (de una o dos horas) no afectan tanto como los grandes (de 12 horas para quienes trabajan en turnos nocturnos). Además, los efectos más nocivos se producen luego de años viviendo con estos horarios trastocados y todas estas consecuencias son irreversibles. Incluso las modificaciones pequeñas pueden ser peligrosas: “El cambio de horario de primavera causa un aumento de un 5% en la frecuencia de ataques cardíacos”, explica en el siguiente video John Ewer, investigador del CINV.