El sueño interrumpido aumenta la productividad de las cianobacterias

Normalmente, el organismo humano absorbe la luz solar durante el día, realizando la fotosíntesis y creando reservas de energía en forma de glucógeno. Por la noche, en la oscuridad, el sistema de captación de luz descansa y el organismo destina su energía a restaurar los procesos celulares, llevar a cabo la división celular y mantener su salud.

Los ritmos circadianos son el reloj interno de 24 horas que poseen la mayoría de los organismos de la Tierra y que regula diversas funciones biológicas, como los ciclos de sueño/vigilia, la producción hormonal, la digestión y la temperatura corporal. Las personas que tienen ritmos circadianos alterados sufren todo tipo de efectos negativos, incluidos mayores índices de obesidad, dificultades para dormir y accidentes. Sin embargo, en el caso de las cianobacterias, diminutos organismos que pueden proporcionar información sobre funciones celulares cruciales como la replicación del ADN. También se las conoce como bacterias también conocidas como algas verdeazuladas y en ellas, los ritmos alterados pueden ser beneficiosos para los investigadores que buscan nuevas formas de producir productos biológicos de manera más eficiente.

En este contexto, científicos del Departamento de Energía del Laboratorio Nacional de Pacífico Noroeste en Washington (EEUU) han demostrado cómo los ritmos circadianos del organismo pueden utilizarse para aumentar la producción de las cianobacterias. Dejar las luces encendidas durante la noche resultó en una producción extra inesperada de una sustancia de interés, como el azúcar.

El trabajo, realizado por un equipo dirigido por el investigador Pavlo Bohutskyi, forma parte del enfoque del PNNL en la fenomética predictiva. Los científicos están explorando maneras de influir en los rasgos, o fenotipo, de un organismo de forma que puedan predecirse y controlarse. El objetivo es llenar un vacío en nuestra comprensión del mundo molecular: si bien el ADN proporciona el plan para el desarrollo de un organismo, ¿cómo se implementa ese plan genético? ¿Cómo determinan exactamente los factores ambientales los rasgos de una persona, las cianobacterias y otros seres vivos?, son cuestiones a las que este equipo de científicos intenta dar respuesta.

El equipo adaptó la entrada a este ritmo natural, manteniendo las luces encendidas toda la noche, además de la luz diurna habitual. Inesperadamente, las cianobacterias experimentaron un frenesí de producción, produciendo tres veces más sacarosa que durante el día. En lugar de descansar, utilizaron la luz adicional para descomponer sus reservas de energía y crear azúcar. Redujeron la energía gastada en su mantenimiento y aumentaron la energía empleada para crear un producto. En este sentido, el organismo modificó sus actividades en respuesta directa a un cambio ambiental, redirigiendo su energía de sus actividades nocturnas habituales hacia una actividad nocturna inusual. Este es un buen ejemplo de cómo el entorno influye en los fenomenos , o rasgos, de un organismo.

El cambio se produjo gracias a cambios en la actividad de más de 300 genes involucrados en la fotosíntesis, el almacenamiento de carbono, la división celular y otros procesos vitales. "Las cianobacterias se reconfiguraron, básicamente, en respuesta a un cambio en su entorno", afirmó el prof. Bohutskyi."El metabolismo y el fenotipo del organismo han cambiado drásticamente", agregó.

Estos hallazgos demuestran cómo los cambios ambientales pueden reconfigurar el entorno molecular de los organismos para determinar en qué se convierten y qué hacen.