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El investigador Jordi García Ojalvo, del Departamento de Física e Ingeniería Nuclear en el Campus de la UPC en Terrassa, ha encontrado el mecanismo del temporizador que genera el ciclo circadiano. El reloj circadiano gobierna el ritmo biológico de la mayoría de seres vivos, activándose cada 24 horas. García Ojalvo ha descubierto la existencia de dos nuevas moléculas, hasta ahora desconocidas, que son las que hacen que el período del reloj sea exactamente de 24 horas, el mismo que la duración del día terrestre. El descubrimiento se ha publicado en la revista PLOS Computational Biology.

Vuelo a Nueva York. Unas cuantas horas de desfase respecto a Cataluña. Una noche sin dormir y el siguiente día totalmente dormido es lo que cualquier viajero sufre en un vuelo intercontinental. Es el jet lag, un efecto con causas biológicas que se explica científicamente. Pero todavía más importante: hay medicamentos que requieren una sincronización muy precisa con el ritmo diario interno del cuerpo humano, para que los pacientes respondan de forma más eficaz a su efecto. Es la denominada cronoterapia, esencial para luchar contra enfermedades como el cáncer. Lo que ha descubierto Jordi García Ojalvo permitirá mejorar la eficacia de estos medicamentos y, además, encontrar la solución que evite las molestias del jet lag.

Este investigador y profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingenierías Industrial y Aeronàutica de Terrassa (ETSEIAT) acaba de desvelar un misterio que se resistía a los científicos desde hace unos años: el funcionamiento del temporizador que genera el ritmo circadiano en los núcleos supraquiasmáticos. Dichos núcleos son dos conjuntos de unas 10.000 neuronas localizadas en el cerebro y que desarrollan la función del reloj interno del cuerpo humano, el cual activa de forma autónoma el ciclo circadiano cada 24 horas. Es decir, este reloj es el responsable de activar nuestro cuerpo cada día, y no cambia fácilmente de hora cuando viajamos, lo que produce el jet lag.

Hasta el año 2005, los científicos creían que estas dos proteínas, PER y TIM, se tenían que unir para poder volver a entrar en el núcleo celular, donde tienen que regular la creacióin de más proteínas y que para unirse tardaban unas 6 horas. Estas 6 horas eran fundamentales para entender el ciclo de 24 horas, porque los otros procesos bioquímicos sólo producirán un retraso de unas 18 horas.

En el año 2005, los científicos Pablo Meyer, Lino Sáez y Michael Young, de la Universidad Rockefeller de Nueva York, publicaron en la revista Science un artículo en el que demostraron que PER y TIM entran en el núcleo por separado, y que disponen de un temporizador que se activa cuando estas proteínas se unen y determina cuándo se tienen que separar. Es en este proceso de unión y separación donde las proteínas invierten las 6 horas que faltan para completar el ciclo. Pero faltaba comprender cómo funcionaba este temporizador, y Jordi García Ojalvo lo ha conseguido comparando in silico (es decir, mediante una simulación por ordenador) tres posibles mecanismos, de los que sólo uno de ellos reproduce adecuadamente las observaciones experimentales de Meyer, Sáez y Young. Según este mecanismo, cuando PER entra en el núcleo celular libera una pequeña molécula que favorece aún más la separación de PER i TIM. Esta realimentación explica perfectamente los resultados experimentales. Una segunda molécula ayuda a que se inicie el mecanismo del temporizador, y su existencia explica otro aspecto del reloj que hasta ahora tampoco se entendía.

Una vez los biólogos consigan aislar estas dos pequeñas moléculas, se podría mejorar el diseño de medicamentos para hacerlos más efectivos para luchar contra determinadas enfermedades, como el cáncer, mediante un control más afinado de la interacción de los fármacos con el ritmo circadiano (lo que se conoce como cronoterapia). Por otro lado, la actual melatonina que muchos viajeros toman para intentar evitar el jet lag podría pasar a la historia, ya que sería posible incidir más eficazmente sobre la causa real de este desfase entre el reloj biológico humano y la hora solar.

Una de las características de los núcleos supraquiasmáticos es que funcionan de manera autónoma, por sí solos, como resultado del comportamiento coordinado de sus 10.000 neuronas. Desde hace muchos años se conoce que estos núcleos se activan cada 24 horas, y que su actividad interactúa fuertemente con el nivel de luz ambiental. De hecho, las personas secuestradas o encerradas durante muchos días en lugares oscuros se desorientan al cabo de un tiempo debido precisamente a la falta de pistas luminosas sobre la hora del día en la que se encuentran. De aquí también la desorientación que todo el mundo sufre cuando realiza un vuelo trasatlántico: nuestro reloj interno tarda unos días en sincronizarse con el reloj externo impuesto por el sol, que cambia bruscamente de fase durante el vuelo. El problema sería más grave si viajáramos a Marte, que tiene un ciclo diario de 26 horas, con lo que nuestro reloj interno se debería adaptar no sólo a un desfase, sino también a un cambio de período.