p As toxinas ambientais podem interromper os ritmos circadianos - o "relógio" biológico cujo distúrbio está relacionado à inflamação crônica e a uma série de distúrbios humanos? A pesquisa que mostra uma ligação entre a perturbação circadiana e o plâncton que se adaptou à poluição do sal das estradas coloca a questão diretamente na mesa. p "Esta pesquisa mostra que a exposição a toxinas ambientais pode estar deprimindo a função de nosso relógio circadiano, cuja interrupção está ligada ao aumento das taxas de câncer, diabetes, obesidade, doença cardíaca, e depressão, "disse Jennifer Hurley, um professor assistente de ciências biológicas, membro do Centro de Biotecnologia e Estudos Interdisciplinares (CBIS) do Rensselaer Polytechnic Institute, e autor sênior desta pesquisa. "Esta é a primeira vez que alguém mostra que isso está acontecendo no nível do clock central, que consideramos ser fortemente protegida contra esses tipos de efeitos ambientais. "

p A pesquisa se baseia em descobertas recentes do Projeto Jefferson em Lake George, mostrando que uma espécie comum de zooplâncton, Daphnia pulex, pode desenvolver tolerância a níveis moderados de sal de estrada em apenas dois meses e meio. Essa pesquisa produziu cinco populações de Daphnia adaptadas a concentrações de sal que variam da concentração atual de 15 miligramas por litro de cloreto no Lago George, para concentrações de 1, 000 miligramas por litro encontrados em lagos altamente contaminados na América do Norte.

p "Plâncton, que são os principais consumidores de algas e uma fonte de alimento para muitos peixes, pode estar fazendo uma troca monumental para tolerar o aumento do sal da estrada, "disse Rick Relyea, Jefferson Project diretor, Membro do CBIS, e coautor do estudo. “O ritmo circadiano guia esses animais em uma migração diária, para águas profundas durante o dia para se esconder de predadores e águas rasas à noite para se alimentar. A interrupção desse ritmo pode afetar todo o ecossistema do lago. "

p Hurley disse que a adaptação ao sal provavelmente está afetando Daphnia no nível epigenético, uma mudança hereditária nos níveis de genes, em vez do código genético. A pesquisa tem ampla aplicabilidade em vários campos além da saúde humana e é uma demonstração de tecnologia de ponta, pesquisa interdisciplinar resultante da colaboração cruzada entre o CBIS e o Projeto Jefferson.

p Para explorar se o sal afeta o ritmo circadiano de Daphnia, os pesquisadores estabeleceram pela primeira vez que o plâncton é governado por um conjunto central de genes de controle do relógio que antecipam o ciclo dia / noite. Genes de controle de relógio promovem e suprimem a transcrição de genes, criando oscilações diárias nos níveis de enzimas e hormônios para afetar a função celular, divisão, e crescimento, bem como parâmetros fisiológicos, como temperatura corporal e respostas imunológicas. O genoma de Daphnia inclui o gene PERIOD (PER), um conjunto de genes quase idêntico ao relógio central bem estabelecido da mosca da fruta ( Drosophila melanogaster )

p Kayla Coldsnow, um estudante de doutorado Rensselaer e o primeiro autor do estudo, rastreou a expressão do mRNA de PER em Daphnia exposta a níveis naturalmente baixos de sal e condições de escuridão constantes. Apesar dessas constantes condições ambientais, Os níveis de mRNA de Daphnia PER oscilavam com um ritmo de 24 horas, uma indicação clara de um relógio circadiano funcional. Seus resultados, em combinação com a pesquisa existente, mostra que os "genes do relógio" PER estão ativos na Daphnia.

p Para testar se a adaptação a ambientes com alto teor de sal afeta este relógio circadiano funcional, Coldsnow então realizou um experimento semelhante com as cinco populações de Daphnia produzidas durante sua pesquisa anterior. Seus dados mostraram que os ritmos do mRNA PER se deterioraram com a adaptação às concentrações crescentes de sal.

p "O que vemos é uma classificação, resposta medida neste organismo; quanto maior o nível de sal ao qual as Daphnia estão adaptadas, quanto mais suprime a expressão de seu relógio circadiano, "disse Hurley." A população adaptada aos níveis naturalmente baixos de sal exibe uma bela, oscilação saudável na expressão de mRNA PER, mas a população adaptada a altos níveis de sal perdeu completamente sua capacidade de oscilar a expressão desse mRNA. "

p Hurley disse que as descobertas abrem uma nova porta na pesquisa circadiana.

p "As implicações são substanciais, "Hurley disse." Você expôs Daphnia a uma toxina ambiental, e seu relógio foi suprimido, provavelmente por mecanismos epigenéticos. O relógio e a biologia de Daphnia são muito semelhantes ao relógio e à biologia em nossos cérebros e na maioria dos organismos. É possível que possamos ver mudanças epigenéticas no cérebro humano por causa da exposição a toxinas ambientais?