29/10/2021

O fascinante relógio biológico dos seres vivos

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29/10/2021 -  Hyrandir Cabral de Melo

Já deduziu a hora do dia em função da sensação de fome, ou a hora da noite em função da sensação de sono? Em “dicas de vida saudável”, já ouviu sobre a importância de se ter um horário mais ou menos fixo para dormir e acordar, assim como de não acessar mídias muito iluminadas antes de ir dormir? Seu médico já te recomendou tomar um medicamento preferencialmente de manhã ou à noite? Já percebeu que alguns sintomas de desequilíbrios físicos ou psíquicos se agravam em algum horário específico do ciclo das 24 horas? Pois é, todas essas situações estão relacionadas ao nosso relógio biológico!

Muitas sensações cíclicas que temos e que nos fazem deduzir o horário do dia ou da noite não decorrem apenas da nossa intuição, mas de sinais químicos produzidos no nosso corpo que desencadeiam diferentes sensações em horários pré-definidos. Conhecemos como eventos regulados por relógio biológico, ou, mais precisamente, relógio circadiano, as manifestações ritmadas que todos os dias se repetem nos mesmos horários do dia ou da noite. Isso significa que os organismos vivos percebem características que determinam a condição do dia e da noite, assim como as suas respectivas horas.

A principal característica do ambiente que diferencia dia e noite é a presença ou a ausência da luz do sol. Os organismos vivos têm em seus corpos algumas biomoléculas chamadas fotorreceptores que somente são ativadas na presença de luz. Tanto a intensidade quanto a qualidade da luz interferem na ativação dos fotorreceptores. A intensidade está relacionada à quantidade de luz no ambiente e a qualidade está relacionada às cores da luz, naturalmente presentes na luz do sol, ou emitidas artificialmente, por exemplo, por lâmpadas LED, que podem emitir luz de diferentes cores, como branca, azul, vermelha, verde, dentre outras.

Algumas pessoas têm um relógio circadiano tão bem regulado que acordam todos os dias nos mesmos horários sem necessidade de despertador. Isso ocorre porque ao amanhecer há uma drástica mudança nos padrões de luz entre dia e noite, e os fotorreceptores, ao serem ativados pela luz do dia, desencadeiam algumas mudanças no nosso metabolismo, como, por exemplo, estimulam a expressão de alguns genes luz-dependentes. O produto da expressão desses genes, dentre muitas possibilidades de atuação, promove mudanças hormonais no nosso corpo, que podem, por exemplo, nos trazer a sensação de fome, nos induzindo a tomar café-da-manhã em determinado horário.

À medida que o dia avança, aumenta-se o conteúdo dos produtos dos genes de expressão diurna. Da mesma forma, diminui-se, mesmo que só proporcionalmente, os produtos de genes de expressão noturna, os quais são inibidos de se expressarem pela luz do dia e, portanto, são inibidos de se expressarem pela ação de fotorreceptores ativados. Ou seja, a cada horário do dia ou da noite haverá diferentes proporções de produtos químicos diretamente ou indiretamente oriundos de genes de expressão cíclica diurna ou noturna, resultando em diferentes balanços hormonais, cujos balanços estão intimamente relacionados às diferentes sensações que sentimos nos diferentes horários, a exemplo de fome, sono, relaxamento, agitação, depressão, maior ou menor disposição ao trabalho, dentre outras. Baseado nesse fenômeno, e com efeito prático, se um medicamento recomendado não deve interferir no nosso metabolismo noturno, consequentemente, seu uso será indicado para as manhãs, ou para a noite, se for para provocar efeito no metabolismo noturno. Assim como alguns medicamentos, diferentes substâncias ou alimentos que ingerimos, mudanças de hábitos, mudanças ambientais drásticas e outros fatores podem interferir no nosso metabolismo rítmico, o que significa que embora a regulação circadiana exista, ela não atua como um fator determinante absoluto sobre nosso comportamento biológico.

Ao pôr-do-sol temos um outro momento de brusca alteração na quantidade e qualidade de luz do ambiente, e mesmo que nos submetamos à luz artificial, é um ambiente bem diferente da luz natural do sol, com consequentes alterações na quantidade e na especificidade de nossos fotorreceptores ativados, o que induz, portanto, o início do nosso metabolismo noturno. Quando nos expomos a luzes muito fortes ou de algumas cores sobressalentes, como a azul, comum em telas de computadores e celulares, isso pode acarretar a ativação de alguns fotorreceptores mais sensíveis que deveriam estar desativados durante a noite, e assim ocorre a ativação de alguns metabolismos diurnos, desencadeando uma confusão de metabolismos noturnos e diurnos concomitantemente em nosso organismo. Já quando temos um horário mais ou menos fixo para irmos dormir, contribuímos para a manutenção de diferentes etapas do metabolismo noturno. Até mesmo o simples ato de apagarmos as luzes ou fecharmos os olhos já contribui com esse metabolismo, uma vez que muitos dos nossos fotorreceptores se encontram nos olhos, motivo pelo qual muitas pessoas simplesmente não conseguem dormir com a luz acesa.

Considerando que os fotorreceptores também estão presentes nos demais seres vivos, não é de se surpreender que eles também tenham um metabolismo e um comportamento distintamente diurno e noturno, e, portanto, que estejam sincronizados a horas do dia ou da noite. Tanto é que, na sabedoria popular, algumas pessoas deduzem “que horas são” pelo comportamento dos animais, a exemplo do horário do cantar do galo ou do chiar dos pássaros, ou mesmo do comportamento de locomoção de alguns animais, o que também se aplica a microrganismos.

Não somente os animais têm comportamentos regulados pelo relógio biológico/circadiano. É surpreendente como as plantas também são sincronizadas a horários do dia ou da noite. Isso é possível devido à existência de muitos fotorreceptores em seus diferentes órgãos. Existem plantas que só abrem suas flores durante o dia, outras somente durante a noite. Algumas têm um relógio circadiano com um cronômetro tão bem regulado que só abrem suas flores às 11h da manhã, como é o caso típico de uma planta ornamental conhecida no Brasil como “onze-horas”. Flores de algumas plantas exalam forte perfume em horários específicos do dia ou da noite.

Alguns comportamentos rítmicos podem extrapolar o ciclo das 24 horas, como no caso no caso da migração de muitos animais ou de algumas plantas que só florescem em meses específicos do ano. Embora estejamos fazendo inferência a ciclos anuais, são comportamentos regulados pelo relógio biológico dos organismos, cuja base de regulação são as mudanças rítmicas nos eventos diurnos e noturnos de cada 24 horas, as quais variam ao longo das estações do ano ou de meses específicos, uma vez que o horário do nascer e do pôr-do-sol varia ao longo de um ciclo anual e se repete nas mesmas datas dos próximos anos.

É intrigante o fato de que o funcionamento cíclico do relógio circadiano entre dia e noite gera uma memória rítmica nos organismos vivos. Por exemplo, se um brasileiro se mudar para o Japão, durante alguns dias muitos de seus metabolismos diurnos e noturnos vão ocorrer no mesmo horário que ocorriam no Brasil, apesar do período dia/noite ser invertido entre esses dois países. No entanto, com o passar dos dias, o organismo vai percebendo e aprendendo sobre o novo horário do nascer e do pôr-do-sol, em função dos períodos em que os fotorreceptores ficam ativados ou inativados, e, assim, seu relógio circadiano será ressincronizado para a nova condição do ambiente.

De acordo com o exposto, percebe-se que o relógio circadiano é uma intrincada engrenagem físico-química existente nos seres vivos, dependente especialmente da interação entre fotorreceptores e genes de expressão cíclica, que, por sua vez, são regulados pela presença ou ausência de luz e que podem originar uma memória comportamental ritmada em humanos, animais e vegetais. Detalhes sobre o aparato, o mecanismo e a influência do relógio biológico sobre o comportamento das plantas podem ser encontrados no livro Plantas: Biologia Sensorial, Comunicação, Memória e Inteligência, da editora Appris.


 


Hyrandir Cabral de Melo é Doutor em Ciências, pesquisador em Fotobiologia e professor de Fisiologia Vegetal da Universidade Federal de Goiás.