En una noche de verano en la Bahía de Nápoles, hordas de gusanos nadaban desde las praderas marinas hacia la superficie del agua bajo la luz de una luna menguante. No mucho antes, las criaturas comenzaron una espantosa metamorfosis sexual: sus sistemas digestivos se marchitaron y sus músculos nadadores crecieron, mientras sus cuerpos se llenaban de óvulos o espermatozoides. Las criaturas del tamaño de un dedo, ahora poco más que bolsas musculosas de células sexuales, revolotearon hacia la superficie al unísono y, durante unas pocas horas, dieron vueltas entre sí en una frenética danza nupcial. Liberaron innumerables óvulos y esperma en la bahía, y luego el vals iluminado por la luna terminó con la muerte de los gusanos.

El gusano de cerdas marino Platynereis dumerilii sólo tiene una oportunidad de aparearse, por lo que será mejor que su baile final no sea un solo. Para garantizar que muchos gusanos se reúnan al mismo tiempo, la especie sincroniza su tiempo reproductivo con los ciclos de la luna.

¿Cómo puede un gusano submarino saber cuándo la luna está en su punto más brillante? La respuesta de la evolución es un reloj celestial preciso que recibe cuerda gracias a una molécula que puede detectar los rayos de la luna y sincronizar la vida reproductiva de los gusanos con las fases lunares.

Nadie había visto nunca cómo funcionaba una de estas moléculas de luz de luna. Sin embargo, recientemente, en un estudio publicado en Nature Communications, investigadores en Alemania determinó las diferentes estructuras que una de esas proteínas de los gusanos de cerdas absorbe en la oscuridad y en la luz del sol. También descubrieron detalles bioquímicos que ayudan a explicar cómo la proteína distingue entre rayos de sol más brillantes y brillo de luna más suave.

Es la primera vez que los científicos determinan la estructura molecular de cualquier proteína responsable de sincronizar un reloj biológico con las fases de la luna. “No conozco otro sistema que haya sido analizado con este grado de sofisticación”, afirmó el bioquímico. Brian grúa de la Universidad de Cornell, que no participó en el nuevo estudio.

Estos descubrimientos podrían ser relevantes para la fisiología de muchos tipos de criaturas, incluidos los humanos. "No tenemos otro ejemplo en el que entendamos estos mecanismos con tanto detalle molecular", dijo Eva Lobo, bioquímico de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz en Alemania y uno de los coautores del artículo. "Estos estudios nos ayudan a empezar a saber cómo pueden funcionar los osciladores de la luz de la luna y la sincronización con las fases lunares".

Aunque hoy nos despertamos más a menudo con el ruido de un despertador que con las primeras luces del amanecer, nuestros cuerpos todavía siguen el ritmo del sol. En los seres humanos, como en muchos otros animales, sofisticados relojes biológicos llamados relojes circadianos sincronizan los ritmos del cuerpo con los latidos del amanecer y el anochecer. Las proteínas criptocromo son piezas importantes del reloj circadiano de muchos organismos, ya sea detectando la luz, como en las plantas, o coordinándose con otras proteínas que lo hacen, como en los humanos.

Aunque es cientos de miles de veces más débil que el Sol, la Luna también ilumina la Tierra de forma regular. Un ciclo completo, de luna nueva a luna llena y viceversa, dura 29.5 días. Muchos organismos, especialmente diversos tipos de vida marina, utilizan este calendario lunar como un reloj fiable. Se sabe que los corales, los mejillones, los gusanos marinos e incluso algunos peces sincronizan su actividad reproductiva con las fases lunares.

Para sincronizar sus relojes circalunares, los organismos deben de alguna manera detectar la luz de la luna y distinguirla de la luz solar, que es esencialmente el mismo tipo de luz, sólo que mucho más intensa. Exactamente cómo las células logran mantener un calendario lunar (para discernir no sólo la luz de la luna de la luz del sol, sino también la luna llena de la luna nueva) sigue siendo en gran medida un misterio.

Recientemente, los científicos han comenzado a preguntarse si los criptocromos podrían estar involucrados en los relojes lunares, como lo están en los ritmos circadianos. En 2007, los científicos descubrieron pistas en ciertos corales, que expresaba proteínas criptocromo más activamente bajo la luz.

Hace unos años, Wolf se unió al cronobiólogo. Kristin Tessmar-Raible de los laboratorios Max Perutz de la Universidad de Viena para crecer P. dumerilio, ya que sincroniza su reproducción con las fases lunares. Demostraron que un criptocromo sensible a la luz llamado L-Cry es una pieza fundamental del reloj lunar del gusano. El trabajo de su equipo, publicado en 2022, demostró que la proteína puede distinguir la oscuridad de la luz del sol, así como la luz de la luna.

Sin embargo, no estaba claro cómo funcionaba la proteína. De hecho, no se comprendió a nivel bioquímico el reloj circalunar de ningún organismo.

"Se ha pasado bastante por alto", dijo Wolf. “Esa pequeña señal de la luz de la luna no se ha tomado en serio. Siempre fue el sol versus la oscuridad”.

Para saber cómo funciona L-Cry, los investigadores querían capturar cómo cambiaba su estructura cuando se exponía a la luz. Wolf envió proteínas L-Cry de gusano a la Universidad de Colonia para poder tomar imágenes de ellas en Elmar BehrmannEl laboratorio de bioquímica estructural de , que se especializa en proteínas sensibles y efímeras. Pero el experimentado equipo de Behrmann luchó durante años para lograr que L-Cry se comportara lo suficientemente bien como para poder obtener imágenes con su microscopio crioelectrónico.

No lo sabían en ese momento, pero la luz se estaba colando en las muestras. "Probablemente durante un año y medio, cuando pensábamos que estábamos trabajando en la oscuridad, no estábamos lo suficientemente oscuros", dijo Behrmann. Después de cubrir cada grieta de la puerta y cada LED parpadeante con cinta de silicona negra, finalmente obtuvieron una imagen clara.

En la oscuridad, P. dumeriliiLas proteínas L-Cry de s se unen como pares unidos llamados dímeros. Cuando reciben luz solar intensa, los dímeros se separan nuevamente en dos monómeros.

Esto es lo opuesto a cómo los criptocromos sensibles a la luz distinguen la luz solar de la oscuridad en las plantas, dijo Crane. Los criptocromos de las plantas se agrupan con la luz del sol y se rompen en la oscuridad.

La forma de la luz de la luna de L-Cry no se capturó directamente en estos experimentos, pero la nueva comprensión de las estructuras de los dímeros revela cómo L-Cry distingue la luz de la luna de la luz del sol. La forma de la proteína a la luz de la luna sólo puede crearse a partir del dímero de oscuridad, no a partir de la forma de la luz solar que flota libremente. Esto ayuda a explicar cómo los gusanos evitan confundir la tenue luz del amanecer y el atardecer con la luz de la luna.

Aunque este estudio se centra en una sola proteína de un animal, hay motivos para pensar que este mecanismo de sincronización lunar es parte de una historia evolutiva que va más allá de los trágicos romances del gusano de las cerdas a la luz de la luna. "Es muy posible que otros tipos de criptocromos también empleen este tipo de mecanismo", dijo Crane.

Otros animales tienen ciclos reproductivos mensuales, aunque no necesariamente están vinculados directamente a la luna. Los humanos, por ejemplo, tenemos un ciclo que tiene aproximadamente la misma duración que el ciclo lunar, dijo Tessmar-Raible. "El ciclo menstrual, por definición, es un oscilador mensual".

Cualquier posible papel de las fases lunares en la sincronización del ciclo menstrual humano es altamente polémico. Aun así, la menstruación, los meses y la luna podrían compartir algo más que raíces etimológicas. Las hormonas del gusano de cerdas que oscilan en sincronía con las fases lunares tienen primas cercanas en los humanos, dijo Tessmar-Raible. "No creo que sea demasiado descabellado decir que los gusanos pueden allanar el camino para [comprender] el momento reproductivo mensual en los humanos". Quizás nuestros ritmos modernos de 28 días sean restos evolutivos, improvisados ​​a partir de fragmentos de mecanismos de relojería celular más antiguos que, en algún mar primordial poco profundo, alguna vez ayudaron a los gusanos marinos a mantener el ritmo del ciclo de la luna.

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