¿Cómo Saben los Animales que es la Hora del Almuerzo?

La Universidad Metropolitana de Tokio ha estudiado los componentes genéticos que regulan los patrones alimentarios diarios utilizando moscas de la fruta. Se descubrió que el gen quasimodo (qsm) alinea la alimentación con el ciclo de luz/oscuridad. En constante oscuridad, estos patrones eran mantenidos por los genes reloj (clk) y ciclo (cyc), particularmente en los tejidos metabólicos. Además, se descubrió que los "relojes" de las células nerviosas son vitales para coordinar los patrones de alimentación con los cambios diarios de luz. Esta investigación es importante para nuestra comprensión de los ritmos circadianos en el comportamiento alimentario y podría ayudar en el desarrollo de tratamientos para los trastornos alimentarios.

Un estudio realizado por investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio utilizó moscas de la fruta para obtener información sobre la regulación de los patrones alimentarios diarios. Se reveló que la sincronización de la alimentación con el ciclo de luz/oscuridad depende del gen quasimodo (qsm). Sin embargo, este gen no funciona en completa oscuridad. En esas condiciones, los ciclos de alimentación y ayuno son mantenidos por los genes reloj (clk) y ciclo (cyc).

Además, otros "relojes" presentes dentro de las células nerviosas ajustan estos ciclos de acuerdo con los cambios entre el día y la noche. Comprender los mecanismos moleculares que gobiernan los ciclos alimentarios ampliará nuestra comprensión del comportamiento animal y humano.

Es común que la mayoría de los animales coman a horas similares todos los días. Esta tendencia surge de su necesidad de adaptarse a diferentes factores ambientales como la luz, la temperatura, la disponibilidad de alimentos y la posibilidad de depredadores, todos cruciales para la supervivencia. De ello también dependen la correcta digestión y el metabolismo y, por tanto, el bienestar general.

En el estudio, el equipo descubrió que qsm regulaba la alineación con los ciclos de luz/oscuridad, mientras que los relojes moleculares de las neuronas asumían esta función en completa oscuridad. Los genes clk/cyc, por otro lado, ayudaron a mantener los ciclos de alimentación/ayuno.

Pero, ¿cómo saben organismos tan diversos cuándo comer? Un aspecto crucial es el ritmo circadiano, un ciclo fisiológico casi diario común a organismos como animales, plantas, bacterias y algas. Funciona como un "reloj maestro" que regula el comportamiento rítmico. Sin embargo, los animales también poseen otros "relojes periféricos" que se basan en diferentes vías bioquímicas. Estos pueden restablecerse mediante elementos externos como la alimentación. La forma en que gobiernan los hábitos alimentarios de los animales no está clara.

Para explorar esto, un equipo dirigido por el profesor asociado Kanae Ando de la Universidad Metropolitana de Tokio utilizó moscas de la fruta, que exhiben muchas características comunes a animales más complejos, incluidos los humanos. Emplearon un ensayo CAFE, en el que las moscas se alimentan a través de un microcapilar para medir su ingesta de alimentos en diferentes momentos. Luego estudiaron cómo las moscas adaptan sus hábitos alimenticios a la luz.

Un estudio anterior sobre moscas que se alimentan en un ciclo de luz/oscuridad demostró que las moscas comen más durante el día, incluso con mutaciones introducidas en los genes del reloj circadiano, period (per) y timeless (tim). El equipo se centró en quasimodo (qsm), un gen que codifica una proteína sensible a la luz que controla la activación de las neuronas del reloj. Derribar qsm afectó los patrones de alimentación diurna de las moscas. Se descubrió por primera vez que qsm afecta la alineación de la alimentación con un ritmo mediado por la luz.

Este efecto estuvo ausente en las moscas que se alimentaban en constante oscuridad. Aquí, las moscas con mutaciones en sus genes del reloj circadiano vieron sus patrones de alimentación diarios gravemente alterados. De los genes involucrados, period (per), timeless (tim), ciclo (cyc) y reloj (clk), la pérdida de clk y cyc tuvo el impacto más severo. Se reveló que clk/cyc es necesario para crear períodos de alimentación y ayuno, especialmente en los tejidos metabólicos. Pero la forma en que estos ciclos se sincronizaron con los días se debió a los genes del reloj molecular en las células nerviosas más que a los tejidos metabólicos.

Los hallazgos del equipo son la primera idea de cómo los diferentes relojes en diferentes partes de un organismo regulan los ciclos de alimentación/ayuno y su alineación con los ritmos diurnos. Comprender los mecanismos detrás de las conductas alimentarias puede arrojar luz sobre el comportamiento animal y conducir potencialmente al desarrollo de nuevos tratamientos para los trastornos alimentarios.

Este estudio recibió el apoyo del Instituto Farber de Neurociencias y la Universidad Thomas Jefferson, los Institutos Nacionales de Salud, una subvención de la Fundación Takeda y el Fondo de Investigación Estratégica de TMU.