Con pies torpes al punto, ciega y fría,
cayó de las estrellas blandamente
la noche, tras las pardas sombras mudas,
que el sueño persuadieron a la gente…
—Francisco de Quevedo, Al sueño
El sueño ha despertado intriga e inspiración en distintas personas, como la de Quevedo al escribir este poema. En la mitología griega encontramos a Hipnos, que se considera la personificación del sueño y es hijo de la noche: Nix. Por otro lado, Jorge Luis Borges recopila en su Libro de los sueños distintos relatos oníricos que ejemplifican cómo están inmersos en la humanidad. Es clara la asociación entre dormir y la noche, pero esto no es fruto de la casualidad, pues sólo cuando reina la oscuridad, el cerebro produce la hormona del sueño: la melatonina, que nos permite caer en los brazos de Morfeo, hijo de Hipnos.
Esta misma curiosidad la han tenido neurocientíficos y cronobiólogos quienes, por su parte, se han dedicado a investigar sobre este enigmático proceso fisiológico y han vislumbrado lo necesario que es para nuestra salud y bienestar. Dormir nos permite aprender, concentrarnos y recordar durante el día. Mientras descansamos, el cuerpo produce hormonas valiosas para la reparación celular y el crecimiento. La falta de sueño influye en nuestro estado de ánimo, ya que aumenta la irritabilidad y la probabilidad de sufrir depresión; además, incrementa el riesgo de sufrir presión arterial alta y enfermedades cardíacas. Por otro lado, se sabe que el ciclo de sueño-vigilia forma parte de uno de los ritmos circadianos más importantes.
Estos ritmos cíclicos regulan los cambios fisiológicos y de comportamiento en los seres vivos en función de las circunstancias externas que hay durante el día. Estas variaciones han favorecido la formación de circuitos genéticos que funcionan como nuestros relojes internos y dotan a su propietario con una percepción del tiempo, permitiendo que pueda adaptarse a su entorno. Podemos verlos como alarmas que dan señales al organismo para que salga a cazar, se esconda, se reproduzca y, en el caso de los mamíferos, nos indique la hora de dormir.
Los relojes internos están presentes en todos los grupos de organismos vivos: cianobacterias, plantas, hongos y mamíferos, aunque los engranajes de estos no son los mismos. Es por esto que se considera un caso de evolución convergente, pues tal como sucede con las alas de murciélagos y aves, que no surgen en la historia evolutiva por compartir un ancestro común inmediato alado, en nosotros estos circuitos tienen la misma función ante la presión que tenemos todos los seres vivos al aventurarnos a los cambios del día.
Aquí cabe preguntarse, ¿cómo sabe nuestro reloj interno qué hora es? Las variaciones de luz, producto de la rotación de la Tierra, son el indicador temporal por excelencia para todos los circuitos circadianos. La temperatura, la alimentación y el ejercicio son señales que también restablecen los cronómetros internos.
El ciclo sueño-vigilia es el ritmo circadiano más profundo y la melatonina está directamente relacionada con este proceso. La secreción rítmica de esta hormona está regulada únicamente por la luz. Durante el día, la iluminación es detectada por un grupo de células ganglionares especializadas que se encuentran en el ojo, mismas que envían señales, por medio de las neuronas, al reloj circadiano maestro: el núcleo supraquiasmático, encontrado en el hipotálamo. En ese momento se inhibe la producción de melatonina. Por el contrario, cuando hay poca luz, el núcleo desencadena una señal neuronal para inducir la producción de la hormona del sueño en la glándula pineal de los animales vertebrados, que también está en el hipotálamo, mide un centímetro y tiene forma de piña. En algunos animales pequeños, la luz llega a la glándula pineal directamente a través del cráneo.
Tal y como un director de orquesta, la función principal del núcleo supraquiasmático es coordinar los relojes en otras zonas del cerebro y órganos periféricos mediante señales neuronales y hormonales. Por su parte, la melatonina es considerada un sincronizador interno de los demás ritmos fisiológicos, como la reproducción estacional y los ciclos de liberación de otras hormonas, debido a que las células expuestas a la melatonina responden en “modo nocturno”, mientras que las que no la tienen responden en “modo diurno”.
A diferencia de sus efectos promotores del sueño en humanos, la melatonina no tiene el mismo efecto en animales noctámbulos debido a que estos tienen distintos mecanismos en la regulación circadiana del sueño. Similar a una palabra homófona, aunque es la misma molécula, significa algo diferente. Es así que los niveles de melatonina son altos durante la noche, tanto en especies diurnas como en nocturnas, a pesar de que tienen períodos de actividad opuestos.
En los humanos se ha observado que menos de 3 lux (cantidad de luz proyectada en una superficie) de exposición en la noche reduce la secreción de melatonina. Antes de que se introdujera la iluminación eléctrica, las personas estaban expuestas a una luz mínima cuando caía el Sol. Por ejemplo, una Luna llena en una noche despejada ilumina entre 0.1 y 0.3 lux, o hasta 1.0 lux en los trópicos. A un metro de distancia, una vela sólo produce aproximadamente 1.0 lux.
Sin embargo, con la electricidad, la humanidad pudo acceder a una vida nocturna sin los miedos que acechaban en la oscuridad, y para el siglo pasado la llegada de televisores, computadoras, teléfonos, aumentó la contaminación lumínica a la que estamos expuestos. En perspectiva, la intensidad del alumbrado público es de entre 5 y 15 lux, y las tabletas electrónicas emiten aproximadamente 40 lux, más que suficiente para coartar la producción de la hormona.
Cuando nuestros ritmos circadianos se desajustan, resultado de la luz nocturna, el jet lag al viajar, la rotación en los turnos de trabajo u otros factores del estilo de vida actual, surgen consecuencias adversas a corto y largo plazo para la salud. Por ejemplo, las alteraciones en la producción rítmica de melatonina se han asociado con muchos trastornos, como el Alzheimer o Parkinson, depresión, insomnio, síndrome de fatiga crónica, esquizofrenia, ansiedad, problemas metabólicos y algunos tipos de cáncer. Además, el hecho de que su producción se reduzca naturalmente con el paso de la edad, hace pensar que está involucrada en el envejecimiento.
Por décadas, esta molécula fue únicamente estudiada en mamíferos. Pero su detección en la microalga unicelular Lingulodinium polyedrum y, posteriormente, en plantas comestibles, cambió la forma en que se percibía. Aunque ahora se sabe que está presente en numerosos grupos, todavía hay información limitada en hongos, arqueas, bacterias, esponjas y plantas no vasculares, como son los musgos.
En el grupo vegetal, la síntesis de esta molécula se lleva a cabo en los cloroplastos y las mitocondrias. La vía de los cloroplastos es la principal, pero si por alguna razón ésta se bloquea, la secundaria se activa en las mitocondrias para que siga la producción.
En las plantas es donde más se han estudiado sus diversas funciones fisiológicas. Tal y como en el caso de los demás taxones donde está presente, la melatonina protege a las células de diversos agentes que causan estrés oxidante, como el cadmio y los herbicidas que producen especies reactivas de oxígeno. También promueve la germinación de las semillas, el crecimiento de raíces laterales y eleva el rendimiento en ciertos cultivos, como la soya y el trigo. No obstante, aún no está claro si se debe a que imita a la fitohormona auxina, que promueve su acción o alguna otra hipótesis.
De igual manera, esta molécula tiene la capacidad de aumentar la resistencia de las plantas ante el estrés abiótico, pues les permite sobrevivir en condiciones de calor, frío, sequía, salinidad, y aun con la exposición a metales u otros contaminantes químicos. Asimismo, mejora su resistencia a virus, bacterias patógenas e infecciones fúngicas. Estos efectos se atribuyen a su potencial como antioxidante y a su papel regulador en un amplio espectro de genes implicados en las respuestas al estrés.
Debido a su amplia gama de acciones beneficiosas en las plantas, como antioxidante, estimuladora del crecimiento y reductora de estrés, la melatonina resulta prometedora para aumentar el rendimiento de los cultivos y sus valores nutricionales, lo que contribuiría a la agricultura sustentable y a la seguridad alimentaria.
Como podemos ver, la melatonina no sólo se relaciona con el proceso del sueño en mamíferos sino con muchas otras funciones biológicas, como la regulación reproductiva estacional, la tolerancia al estrés en plantas y hongos, y la defensa antioxidante contra el daño por radicales libres; está involucrada en el envejecimiento y, cuando hay una irregularidad en sus síntesis, funciona como catalizador de algunas enfermedades en humanos, por ejemplo. Todo esto nos da indicios de la enorme versatilidad que tiene esta molécula, lo que ha favorecido que esté altamente conservada, se encuentre en muchos grupos y sea ubicua en los organismos.
Ruth Itzel Torres Torres
Bióloga por la Facultad de Ciencias UNAM, educadora ambiental y divulgadora de la ciencia en formación. Apasionada por compartir el conocimiento acerca de la vida.
Referencias
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