Influenzati dalla luce, i ritmi biologici dicono molto sulla salute

Per diversi giorni dopo ogni luna piena di novembre, sulla Grande Barriera Corallina australiana si verifica uno spettacolo meraviglioso: i coralli rilasciano nell'acqua miliardi di uova e spermatozoi che si uniscono per formare larve fluttuanti. Questi alla fine si depositano, seminando nuove colonie di coralli.

I coralli non sono le uniche creature a sincronizzare la riproduzione alla luce della luna. Tali ritmi sono tipicamente governati da orologi circalunari, una forma di orologio biologico controllato da proteine ​​in sintonia con il ciclo di 29,5 giorni tra le lune nuove.

Sincronizzazioni

La maggior parte degli organismi multicellulari hanno, o si pensa abbiano, una sorta di orologio biologico integrato e molti processi importanti, tra cui l’alimentazione e la riproduzione, si basano su tempistiche precise. La capacità di rimanere “sincronizzati” è la chiave per la sopravvivenza.

"Capire come funziona l'interconnessione temporale degli individui all'interno e tra le specie è fondamentale per i sistemi ecologicamente stabili", ha affermato la professoressa Kristin Tessmar-Raible, neurobiologa dell'Università di Vienna in Austria.

Un’altra forma di orologio biologico, forse più familiare, quella circadiana, modula il ciclo sonno-veglia quotidiano di 24 ore in risposta a segnali ambientali come luce e temperatura. Il nome dell'orologio deriva dalle parole latine "circa", che significa "intorno", e "dies", che significa "giorno".

Questo complesso sistema regola tutto, dal sonno e la digestione al metabolismo e all’umore. I ricercatori stanno facendo luce sui fattori ambientali che potrebbero far perdere la sincronizzazione a questi ritmi biologici.

Ma molto della “cronobiologia” rimane sconosciuto, compresi i meccanismi coinvolti a livello genetico e molecolare.

Segnali al chiaro di luna

Per approfondire, Tessmar-Raible ha studiato i ritmi circalunari negli animali che vivono nell’oceano nell’ambito del progetto Mari.Time, finanziato dall’UE, che durerà cinque anni fino al 2024.

Molti ormoni nelle specie di vermi che studiamo hanno controparti umane strettamente imparentate.

Uno dei suoi obiettivi è un verme marino chiamato Platynereis dumerilii, che vive nelle acque costiere dai mari temperati a quelli tropicali.

"Il risultato più importante finora è che abbiamo scoperto un fotorecettore - o cellula fotosensibile - che fornisce all'organismo informazioni sul tipo di luce e sulla durata della luce lunare nel cielo", ha affermato Tessmar-Raible.

La proteina L-Cry identificata dai ricercatori appartiene a un gruppo di molecole sensibili alla luce chiamate criptocromi. La proteina è importante perché può aiutare a spiegare come gli organismi sono in grado di sincronizzarsi con una specifica fase lunare.

La ricerca suggerisce che L-Cry agisce come un custode che consente solo alla luce "giusta" di influenzare i vermi. Può anche distinguere tra livelli di luce nelle diverse fasi lunari e tra luce solare e chiaro di luna.

"Questo può spiegare come i singoli vermi siano in grado di sincronizzare il loro orologio circalunare con la stessa fase lunare", ha detto Tessmar-Raible. "Abbiamo scoperto che la luce lunare, oltre al suo ruolo nella tempistica mensile, programma anche l'ora esatta di inizio dello sciame notturno fino ai periodi più bui delle notti, probabilmente per ottimizzare la sopravvivenza e la riproduzione."

La speranza è che Mari.Time offra nuovi indizi su come le influenze umane come la luce artificiale e il cambiamento climatico influenzano la stabilità degli ecosistemi e suggerisca modi per ridurne gli effetti.

Il progetto potrebbe anche aiutare la ricerca sulla salute umana, data la crescente evidenza che la luna influenza cose come il sonno e la depressione.

"Molti ormoni nelle specie di vermi che studiamo hanno controparti umane strettamente imparentate", ha affermato Tessmar-Raible.

Ha detto che la ricerca sui meccanismi del ciclo lunare nelle specie marine può migliorare la comprensione di altri modelli mensili. Questi includono il ciclo mestruale e i modelli dell’umore in alcuni disturbi mentali.

Notte e giorno

La professoressa Johanna Meijer, ricercatrice sugli orologi biologici presso l'Università di Leiden nei Paesi Bassi, studia i ritmi circadiani negli animali da più di 30 anni.