Como os animais são capazes de interpretar fontes de luz natural para ajustar sua fisiologia e comportamento é pouco compreendido. Os laboratórios de Kristin Tessmar-Raible (Max Perutz Labs Vienna, Alfred Wegener Institut, University of Oldenburg) e Eva Wolf (Johannes Gutenberg University and Institute of Molecular Biology Mainz) revelaram que uma molécula chamada L-criptocromo (L-Cry) tem as propriedades bioquímicas para discriminar entre as diferentes fases da lua, bem como entre a luz do sol e da lua. Suas descobertas, publicadas em Nature Communications , mostram que L-Cry pode interpretar o luar para arrastar o relógio mensal (circalunar) de um verme marinho para controlar a maturação sexual e a reprodução.
Muitos organismos marinhos, incluindo algas marrons, peixes, corais, tartarugas e vermes, sincronizam seu comportamento e reprodução com o ciclo lunar. Para algumas espécies, como o verme de cerdas Platynereiis dumerilii, experimentos de laboratório mostraram que o luar exerce sua função de tempo ao inserir um calendário mensal interno, também chamado de relógio circalunar. Sob essas condições de laboratório, imitar a duração da lua cheia é suficiente para arrastar esses relógios circalunares. No entanto, em habitats naturais, as condições de luz podem variar consideravelmente. Mesmo a interação regular do sol e da lua cria padrões altamente complexos. Organismos que usam a luz lunar para o seu tempo, portanto, precisam discriminar entre fases específicas da lua e entre sol e luar. Essa habilidade não é bem compreendida.

“Revelamos agora que uma molécula receptiva à luz, chamada L-Cry, é capaz de discriminar entre diferentes valências de luz”, diz a coautora do estudo, Birgit Poehn. Este Cryptochrome serve assim como um sensor de luz que é capaz de medir a intensidade e a duração da luz, ajudando assim os animais a escolher a luz "certa" para ajustar adequadamente seu sistema de tempo mensal.

Em colaboração com o laboratório de Eva Wolf, a equipe caracterizou o L-Cry desde sua bioquímica até a genética funcional. "Descobrimos que a capacidade do L-Cry de interpretar a luz se correlaciona com estados moleculares distintos do L-Cry", explica Birgit Poehn. Particularmente, o criptocromo contém cofatores, componentes não proteicos essenciais para sua função. Esses cofatores, chamados dinucleotídeos de flavina adenina (FAD), sofrem alterações bioquímicas sob a influência da luz, onde o FAD oxidado adaptado ao escuro transita para um estado FAD fotorreduzido.

O co-autor Shruthi Krishnan determinou que as proteínas L-Cry expostas ao luar naturalista acumulam os baixos números de fótons do luar ao longo de horas, mas no máximo apenas metade dos FADs são fotorreduzidos. Em contraste, o número de fótons mais de 10.000 vezes maior da luz solar naturalista usada nos experimentos causa uma rápida fotorredução de todas as moléculas de FAD em poucos minutos. Os autores sugerem que, consequentemente, L-Cry adquire propriedades estruturais e bioquímicas distintas dependendo do estado combinatório dos FADs em seu dímero. Assim, ele serve não apenas como um sensor de luz eficiente, mas também discriminatório em uma faixa extremamente ampla de intensidades de luz natural.

Os cientistas também puderam mostrar que o L-Cry sofre alterações em sua localização subcelular, dependendo de sua exposição à luz solar ou ao luar. Como essa localização diferencial se traduz em diferentes vias de sinalização que controlam o comportamento e a fisiologia, e como o transporte de L-Cry induzido pela luz entre o núcleo e o citoplasma é alcançado, são questões-chave que serão objeto de estudos futuros.

O mecanismo, no entanto, também é relevante para outros relógios biológicos e processos controlados por luz:"Achamos que o que descobrimos vai além do sistema de tempo mensal", diz Eva Wolf. Kristin Tessmar-Raible acrescenta:"Poderia ser um processo mais geral que ajuda os organismos a reconhecer as fontes de luz, o que é de importância ecológica fundamental para qualquer organismo que ajuste sua fisiologia e comportamento pela luz. luz solar, tem implicações tempo-ecológicas muito diferentes para os organismos."

Consequentemente, as perturbações através da poluição luminosa noturna representam sérias ameaças aos ecossistemas naturais e também à saúde humana. Uma melhor compreensão de como a luz da lua é detectada e processada também pode ajudar a avaliar e mitigar os impactos negativos da luz artificial. + Explorar mais

Como o luar afina a reprodução animal