Não só o corpo do organismo tem um relógio biológico que pode dizer a hora do dia, mas também pode dizer a hora do ano. Pesquisadores do Japão descobriram que uma pequena molécula capaz pode estar por trás do mecanismo pelo qual o relógio biológico acompanha as estações.
Em um estudo que foi publicado recentemente na PLOS Biology , pesquisadores da Universidade de Osaka revelam que a sinalização do glutamato é responsável pela regulação sazonal da reprodução em percevejos de feijão por genes envolvidos na manutenção do ritmo circadiano.

O ritmo circadiano é impulsionado por um relógio biológico que controla os processos do corpo com base na hora do dia. Um processo relacionado é a sensibilidade ao fotoperíodo, ou regulação sazonal, na qual os processos corporais são regulados sazonalmente com base na duração dos períodos diurno e noturno.

"Estudos anteriores mostraram que os genes do relógio circadiano estão envolvidos não apenas na regulação dos processos diários, mas também na regulação de eventos sazonais, como a reprodução em insetos", afirma Masaharu Hasebe, primeiro autor do estudo. "No entanto, o mecanismo que governa essa interação não era claro."

Para resolver isso, os pesquisadores se concentraram no glutamato, um neurotransmissor que está envolvido na transmissão de uma ampla variedade de sinais no cérebro de muitos animais, de invertebrados a mamíferos. Usando bean bugs, um modelo conveniente de ritmos sazonais relacionados ao relógio circadiano, um nível de glutamato cerebral foi avaliado em diferentes condições fotoperiódicas relacionadas ao ciclo reprodutivo sazonal e em resposta à interferência com genes do relógio circadiano.

"Os resultados foram muito claros", explica Sakiko Shiga, autora sênior do estudo. "Os níveis de glutamato extracelular em todo o cérebro foram significativamente maiores em condições de dias curtos do que em condições de dias longos, e derrubar o período do gene do relógio aboliu essa diferença".

A redução direta ou o aumento dos níveis de glutamato em cérebros de percevejos também diminuíram as mudanças específicas da estação no estado reprodutivo. Além disso, reduzir ou aumentar os níveis de glutamato interrompeu as respostas fotoperiódicas dos neurônios da pars intercerebral, que normalmente alteram sua atividade neural sazonalmente e promovem a postura de ovos.

"Nossos resultados mostram que a dinâmica do glutamato extracelular é regulada por genes do relógio e desempenha um papel essencial no controle fotoperiódico da reprodução", diz Hasebe.

Dado que o glutamato é amplamente utilizado para neurotransmissão em animais, de insetos a mamíferos, as descobertas deste estudo têm implicações além da biologia do percevejo. É possível que mais estudos investigando essa ligação mecanicista recém-descoberta entre o relógio circadiano e a regulação do fotoperíodo avancem nossa compreensão da adaptação sazonal em uma ampla gama de animais.

O artigo "Dinâmica do glutamato dependente do gene do relógio no cérebro do percevejo do feijão regula a reprodução fotoperiódica" foi publicado em PLOS Biology . + Explorar mais

Sazonalidade cerebral:os neurônios do bean bug precisam do gene do relógio biológico para a postura sazonal dos ovos