Un ritmo biológico es
la recurrencia de un fenómeno biológico en intervalos regulares
de tiempo (Kalmus, 1935, citado en Aschoff, 1981). La cronobiología
es la disciplina que estudia los mecanismos y alteraciones de las estructuras
subyacentes a los procesos temporales de cada organismo bajo diversas situaciones
(Halberg et al., 1977). La ritmicidad es una característica fundamental
de los seres vivos puesto que ha persistido a lo largo de la escala filogenética.
Todos los animales, las plantas,
y probablemente todos los organismos muestran algún tipo de variación
rítmica fisiológica (tasa metabólica, producción
de calor, floración, etc.) que suele estar asociada con un cambio
ambiental rítmico (Pittendrigh y Minis, 1964; Reinberg y Smolensky,
1993). En todos los taxa de los organismos eucariontes así como
algunos procariontes y hongos se han documentado diferentes ritmos con
períodos que van desde fracciones de segundo hasta años.
Estos ritmos persisten en condiciones de laboratorio, aún sin las
señales temporales, es decir, son endógenos (Aschoff, 1981).
Los
ritmos biológicos se han clasificado de acuerdo a su frecuencia
y a su período.Los ritmos circadianos
han sido los más estudiados y su valor de período les permite
sincronizar a los ritmos ambientales que posean un valor de periodo de
24 horas, como son los ciclos de luz y de temperatura. Los ritmos endógenos
circadianos, establecen una fase estable con estos ciclos externos alargando
o acortando su valor de periodo e igualándolo al del ciclo ambiental.
Están basados en mecanismos biológicos análogos a
las propiedades cronométricas de un reloj, y poseen las siguientes
características (Pittendrigh, 1972; Aschoff, 1981; Brady, 1982):
a) Son endógenos, persisten
durante generaciones sin la presencia de claves temporales.
b) En condiciones constantes
se presenta una oscilación espontánea con un periodo cercano
a las 24 horas.
c) La longitud del periodo
en oscilación espontánea se modifica ligeramente o nada al
variar la temperatura, es decir, poseen mecanismos de compensación
de temperatura.
d) Son susceptibles de sincronizar
a los ritmos ambientales que posean un valor de periodo de 24 horas, como
los ciclos de luz y de temperatura.
e) La ritmicidad puede dejarse
de expresar bajo ciertas condiciones ambientales como luz brillante.
f) En oscilación libre
o espontánea, generalmente el período para especies diurnas
es mayor de 24 horas y para especies nocturnas el período es menor
a las 24 horas (Ley de Aschoff).
Al cambio cíclico ambiental
que es capaz de sincronizar
un ritmo endógeno se le denomina "zeitgeber" (que significa "dador
de tiempo") (Halberg, 1977). La sincronización es la capacidad de
los ritmos biológicos para ajustar su período endógeno
con el del sincronizador, de manera que t=T.
Como consecuencia de la sincronización se establece y mantiene una
relación de fase estable entre el sincronizador y el ritmo endógeno
y se asegura la correspondencia del tiempo biológico con el geológico
(Aguilar-Roblero, 1993).
El sincronizador más
común y efectivo es la luz, aunque también funcionan como
sincronizadores la temperatura, la disponibilidad de alimento y las interacciones
sociales.
El
fenómeno del fotoperiodismo permite a los animales de diferentes
latitudes adecuarse a las condiciones óptimas del medio de acuerdo
con los cambios estacionales del mismo. Se han propuesto tanto diversas
teorías como modelos para explicar el fenómeno del fotoperiodismo,
sin embargo está bien fundamentado que la melatonina (N-acetil-5
metoxitriptamina) es la señal química fundamental para el
reconocimiento de la señal fotoperiódica por el sistema circadiano.
La presencia de ritmos circadianos
u otros ritmos en organismos celulares indican que todos los componentes
necesarios para la existencia y funcionamiento de un reloj
biológico se encuentran a nivel celular y molecular en los organismos
pluricelulares.
Los organismos unicelulares
exhiben ritmos en la velocidad de fotosíntesis, metabolismo oxidativo,
fototaxis, y migración vertical, por mencionar algunos.
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Ultima actualización 25 de noviembre del 2002