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Los relojes biológicos y el reloj de Paley

Los relojes biológicos y el reloj de Paley

David Coppedge, Graduado en Física (con honores)

9 septiembre 2011 — ¿De qué está hecho un reloj? Pensamos en muelles, engranajes y piezas en movimiento hechas de metal. Pero en teoría un reloj se podría diseñar a partir de casi cualquier material. Hay relojes de agua (clepsidras), de sol, y osciladores electromagnéticos que funcionan para marcar el paso del tiempo.

¿Qué diferencia hay que los componentes sean líquidos, rayos de láser o plástico? ¿Y qué si un reloj estuviera hecho de material biológico — acaso sería un dispositivo inferior para marcar el tiempo? ¿Nos sorprenderá saber que tal reloj existe en nuestro organismo y en todos los seres vivientes?

En los seres vivos, los relojes biológicos reciben la apelación de sistemas circadianos. Ayudan a los organismos desde bacterias hasta los humanos a ajustar los ciclos día-noche (diurnos) u otros ritmos naturales como los de las estaciones. Controlan los niveles metabólicos, la alimentación, la reproducción y la mayor parte de las otras funciones biológicas.

Al explorar los científicos los mecanismos subyacentes a los sistemas circadianos, están descubriendo unas semejanzas extraordinarias con los relojes de diseño humano. Un artículo en PhysOrg se titulaba: «Descubriendo el mecanismo subyacente al reloj biológico de las bacterias» – esto es, «Cómo funcionan estos relojes biológicos a nivel de mecanismo bioquímico». Científicos en la Universidad de California en Merced desvelaron un inteligente mecanismo:

«Una de las proteínas, durante el ciclo de 24 horas, pasa de ser blanda a dura, y luego vuelve a ser blanda. Los cambios llevan a las tres proteínas del sistema a conectar y a desconectar»

De modo que no se trata de las conexiones que establecen las proteínas entre sí debido a sus formas, sino también a su flexibilidad. El artículo acababa diciendo que estos descubrimientos están cambiando la perspectiva de los investigadores acerca de los relojes biológicos.

«Ahora se cree que las proteínas están más involucradas de lo que se creía antes»

PhysOrg también informaba el mes pasado que científicos en la Universidad de Tel Aviv están estudiando los relojes biológicos en danios o peces cebra para pistas para ayudar a los humanos. Un gen llamado Period2, «también presente en los humanos», responde a la luz y ayuda a calibrar el reloj.

Informan que tiene una región llamada Modelo de Respuesta a la Luz. «Dentro de esta región» (del gen), comunican, «hay cortas secuencias génicas llamadas Ebox, que median la actividad del reloj, y Dbox, que confieren expresión activada por la luz». La interacción entre estas secuencias es responsable de la sincronización del sistema circadiano. Cosa digna de notar,

«En las células de estos peces, el LRM humano se comportaba exactamente de la misma manera, activando el Period2 cuando quedaba expuesto a la luz —y se desvelaba una fascinante vinculación entre los humanos y este pez de cinco centímetros»

aunque, según la tesis evolucionista, los peces y los mamíferos están separados por muchos millones de años.

Cuando comprendamos los relojes biológicos en los peces, podríamos llegar a aprender cómo ajustar finamente nuestros propios relojes internos. Las disfunciones en los sistemas circadianos en los humanos pueden causar depresión, insomnio y otros problemas. En Medical Xpress, un sutítulo dice:

«Investigadores en Brigham and Women’s Hospital (BWH) han comprobado que el sistema circadiano, el reloj interno del cuerpo, regula la función de las plaquetas humanas y lleva a un pico en la activación de las plaquetas correspondiente al conocido pico matutino en eventos cardiovasculares adversos»

En otro artículo en Current Biology, los científicos descubrieron una proteína llamada Nocturnina que regula el reloj biológico en nuestros intestinos. Los autores Gimbel y Floyd decían:

«¿Qué mecanismos controlan los ritmos circadianos en el tracto intestinal y cómo incide esto sobre el metabolismo en nutrición? Ahora se ha comprobado que la proteína cremallera nocturnina de deadenilasa y leucina desempeña una función fundamental»

Estudios como este pueden ayudarnos a comprender y a corregir los efectos del desplazamiento horario por viajes en avión. Nuestra salud y equilibrio mental dependen de que nuestros relojes internos estén bien calibrados.

Las bacterias tienen también maneras de sincronizar sus relojes. Science Daily comunicaba una investigación realizada en la Universidad de California en San Diego que usaba proteínas luminosas para dejar ver a los científicos cómo las células lo realizan. El artículo usa lenguaje maquinista para describir el mecanismo:

«Dentro de cada bacteria, la maquinaria genética responsable de las oscilaciones del reloj biológico se ligó a una proteína con fluorescencia verde, que hacía que la bacteria emitiese una fluorescencia periódica».

Las plantas tienen relojes biológicos. En Current Biology1, un resumen de un artículo de Hubbard y Webb dice:

«Las plantas son más sensibles a la luz durante el día que por la noche debido al reloj circadiano. La proteína que actúa desde el reloj para modular la señalización de luz azul en los estomas ha suscitado sorpresa; es FT, que se cree que es el regulador de la floración a gran distancia».

Igual que las máquinas de elaboración humana, los relojes biológicos parecen necesitar lubricación. Un comentario en PNAS se titulaba así: «Las fluctuaciones dinámicas lubrican el reloj circadiano».2 Pero no se trata de fluctuaciones al azar. Otro artículo en PNAS describía osciladores en los relojes:

«La regulacióncircadiana de la transcripción mediante el oscilador postranslacional sin una expresión génica de novo del reloj en el Synechococcus»3

La palabra oscilador lleva ante la mente los mecanismos en la parte trasera de un reloj de bolsillo o el movimiento oscilante de un reloj de péndulo; excepto que en el caso de la bacteria, tres proteínas circadianas, KaiA, KaiB y KaiC oscilan en los niveles de su expresión, sincronizando con el sol.

Como los relojes hechos por los hombres, los relojes circadianos pueden ser manipulados por los humanos. Un artículo en Science Daily se titulaba:

«La manipulación del reloj circadiano de las plantas puede posibilitar las cosechas en todas las estaciones del año»

En una descripción de cómo un equipo de Yale está procediendo a identificar «genes matutinos» y «genes vespertinos» de las plantas, el artículo afirmaba:

«El reloj circadiano es el temporizador interno que se encuentra en caso todos los organismos y que ayuda a sincronizar los procesos biológicos con el día y la noche».

Un medio en el que un reloj pudiera parecer innecesario sería en la oscuridad perpetua de una cueva. Pero, cosa digna de nota, los científicos detectaron ritmos circadianos todavía parcialmente funcionales en peces ciegos de las cuevas. En PLoS Biology, Cavallari et al. descubrieron que el reloj seguía funcionando, pero que no estaba calibrado mediante la luz, como es el caso de los organismos que viven en la superficie.4 Science Daily y Live Science comentaban ambos acerca de este inusual descubrimiento. Y en el mismo número de PLoS Biology,Robin Mejia comentaba:5

«Tanto si es un arrendajo que comienza el día con las primeras luces como si es un gusano del hielo que se entierra en un glaciar cuando sale el sol, o un murciélago que sale al atardecer para alimentarse, prácticamente todos los animales siguen un patrón diurno de actividad. En tanto que la necesidad de esta clase de patrón, llamado ritmo circadiano, no se comprende completamente, resulta extraordinariamente conservado a través de las especies, y las perturbaciones del ritmo circadiano de un animal produce estrés»

En 1804, en su libro Natural Theology, William Paley realizó una célebre inferencia al diseño a partir de la idea de encontrar un reloj en un páramo, examinando sus piezas, y observando que funciona como un medidor de tiempo. Los críticos de su inferencia del diseño se han concentrado en las diferencias entre los relojes mecánicos (cuya fabricación podemos observar) y los organismos vivientes, que no podemos ver su fabricación. Además, los seres vivientes se pueden reproducir, lo que indica que tienen una historia.

Pero en realidad la inferencia de Paley se basaba sencillamente en la observación del funcionamiento del reloj, con independencia de si antes hubiera visto uno de ellos o supiera nada acerca de quién lo había hecho, de cómo se había hecho, de cómo funcionaba, ni de nada acerca de su historia. Incluso si hubiera descubierto un reloj que pudiera hacer copias de sí mismo, la inferencia se mantendría. Quizá incluso con mayor razón. Ahora que podemos ver las piezas mismas de los relojes biológicos que funcionan como osciladores, sincronizadores y otros dispositivos comunes a los relojes que conocemos, la inferencia del designio de Paley parece más fuerte que nunca.

Comentario Editorial: 

Los relojes como medidores del paso del tiempo pueden ser de diversas naturalezas: relojes de arena, clepsidras, osciladores mecánicos, movidos por pesas, por muelles, osciladores electrónicos, osciladores bioquímicos, etc. … La medición del paso del tiempo y la programación en el tiempo de las funciones de la vida son factores imprescindibles en el control y regulación de los sistemas biológicos. La diversidad y naturaleza de los relojes biológicos que se ha ido desvelando en recientes décadas refuerza el argumento de William Paley del diseño de la vida biológica como sistema complejo y producto de un diseño deliberado.

Darwin se sintió fuertemente influido por el argumento del Relojero de Paley antes de abandonar su perspectiva cristiana. Sus discípulos materialistas, anhelantes de excluir de la ciencia a cualquier Artífice Divino, enterraron a Paley, y se sintieron liberados. Es extraordinario cómo han cambiado los tiempos. Los nuevos Paleys son los dirigentes de la comunidad del diseño inteligente, que han enunciado el argumento del diseño con renovada fuerza y erudición en obras como The Nature of Nature [La naturaleza de la naturaleza] y Signature in the Cell [La firma en la celula]. Pero no hay nada como los verdaderos relojes en los seres vivos para desenterrar a William Paley, devolverlo a la vida y verlo vindicado en la secuela: «La venganza de Paley».

Referencias :
  1. Hubbard and Webb, «Circadian Rhythms: FLOWERING LOCUS T Extends Opening Hours», Current Biology, Volumen 21, Número 16, R636-R638, 23 de agosto de 2011.
  2. Commentary by Ming-Tao Pai and Charalampos Kalodimos, «Dynamic fluctuations lubricate the circadian clock», PNAS, publicado en línea, 23 de agosto de 2011, doi: 10.1073/pnas.1111105108.
  3. Hosokawa et al., «Circadian transcriptional regulation by the posttranslational oscillator without de novo clock gene expression in Synechococcus», PNAS, publicado en línea, 6 de septiembre de 2011, doi:10.1073/pnas.1019612108.
  4. Cavallari et al., «A Blind Circadian Clock in Cavefish Reveals that Opsins Mediate Peripheral Clock Photoreception», PLoS Biology 9(9): e1001142. doi:10.1371/journal.pbio.1001142.
  5. Robin Mejia, «Cave-Dwelling Fish Provide Clues to the Circadian Cycle», PLoS Biology 9(9): e1001141.doi:10.1371/journal.pbio.1001141.
Publicación Original:

Creation Evolution Headlines – Are Biological Clocks Like Paley’s Watch? – 09/09/2011

Agradecimientos:

Fuente de la noticia: http://www.creacionismo.net/genesis/Art%C3%ADculo/los-relojes-biol%C3%B3gicos-y-el-reloj-de-paley