Un estudio revela un "interruptor celular" que explica la transición de los mamíferos de la actividad nocturna a la diurna, destacando el papel de las vías mTOR y WNK en este cambio evolutivo.
Los mamíferos primitivos eran nocturnos, adaptándose a un estilo de vida que les permitía descansar durante el día mientras los grandes depredadores estaban activos. Sin embargo, tras la extinción de los dinosaurios, diversas linajes de mamíferos realizaron una transición hacia la actividad diurna. Comprender cómo ocurrió este cambio significativo ha sido un desafío para los científicos. Un nuevo estudio publicado en la revista Science ha desvelado un mecanismo celular que podría explicar esta transformación.
Investigadores del MRC Laboratory for Molecular Biology han analizado cómo las células de distintos mamíferos nocturnos y diurnos, incluyendo a los humanos, responden a señales ambientales. Los cambios en temperatura u osmolaridad, que afectan al organismo a lo largo del día, provocan respuestas opuestas en las células, alterando funciones celulares fundamentales. Este fenómeno actúa como un 'interruptor' molecular que determina la actividad celular según el ciclo día/noche.
Los científicos identificaron que estas respuestas divergentes están relacionadas con las vías de señalización del mTOR y la quinasa WNK, redes centrales en las células responsables de regular funciones clave como la síntesis de proteínas. Esto sugiere que modificar su actividad podría permitir a los mamíferos nocturnos adoptar comportamientos más diurnos.
Para probar esta hipótesis, los investigadores aplicaron tratamientos dietéticos a ratones con el fin de afectar la vía mTOR, dado que su actividad es altamente sensible a los niveles de nutrientes. Al reducir la función de mTOR, se observó que los ratones comenzaban a comportarse más como animales diurnos, trasladando sus horas activas al día. Este hallazgo subraya que la señalización mTOR no solo influye en el metabolismo; también determina cuándo está activo un animal.
A continuación, el equipo contextualizó este descubrimiento dentro de la evolución de los mamíferos. Tras analizar datos genéticos entre varias especies, Matthew Christmas, coautor del estudio y miembro de la Universidad de Uppsala, encontró que los genes que regulan mTOR y WNK han evolucionado más rápidamente en mamíferos diurnos. Esto indica la relevancia crucial de estas vías en la transición histórica del comportamiento nocturno al diurno.
Este descubrimiento ofrece una explicación sobre uno de los eventos evolutivos más significativos en la historia de los mamíferos y proporciona información valiosa para entender aspectos relacionados con la salud humana. Hasta ahora, gran parte de las investigaciones preclínicas en biomedicina se han basado en modelos murinos; sin embargo, este estudio resalta las diferencias clave entre los roedores nocturnos y los humanos en cuanto a vías celulares vinculadas al tiempo y al metabolismo.
Además, este trabajo tiene implicaciones claras para la medicina circadiana, un campo emergente que investiga cómo el momento de las terapias puede influir en su eficacia. La doctora Nina Rzechorzek, coautora del estudio desde el Departamento de Ingeniería de Cambridge, comentó: “La respuesta radicalmente diferente de los ‘relojes’ celulares ante el mismo cambio térmico parece ser válida en diversas especies mamíferas”. Se requiere más investigación para comprender completamente este fenómeno y sus efectos sobre la salud y las enfermedades.
Por último, varios factores externos analizados en este estudio son susceptibles a cambios ambientales. A medida que el cambio climático altera las temperaturas y afecta la producción alimentaria, se sugiere que los mamíferos podrían modificar sus horarios activos como respuesta. Esto podría perturbar el delicado equilibrio ecológico y representa un impacto del cambio climático que quizás no se ha considerado adecuadamente hasta ahora.