La cronobiología es la disciplina de la biología que estudia los fenómenos periódicos (cíclicos), o ritmos biológicos, en los seres vivos.Moore-Ede MC, Sulzman FM, Fuller CA (eds). The Clock That Time Us. Physiology of the Circadian Timing System. Harvard University Press. Cambridge, Massachusetts, and London, England; 1982. La cronobiología estudia la organización temporal de los seres vivos, sus alteraciones y los mecanismos implicados en su regulación. Posee especial interés, entre muchos otros aspectos, en endocrinología, neurociencia, ciencia del sueño y el estudio del comportamiento de los organismos. El eje central de la cronobiología se basa en la existencia de relojes biológicos endógenos en los organismos, desde el nivel molecular al nivel anatómico, que posibilitan la ejecución de una actividad biológica en un punto temporal concreto. En los mamíferos, el reloj biológico se localiza en el núcleo supraquiasmático del hipotálamo.The Suprachiasmatic Nucleus and circadian function: An Introduction. Rae Silver and Robert Y Moore. Chronobiol Int. 1998; 15(5): vii-x.Moore RY, Silver R. Suprachiasmatic Nucleus Organization. Chronobiol Int.l 1998; 15(5): 475-487. Desde ahí el reloj biológico envía una señal “de tiempo” que llega a todas las células del organismo.
Historia Ritmos en la antigüedad El concepto del tiempo y la continua ritmicidad presente en la naturaleza han estado desde siempre muy ligados al hombre y su evolución. Anotaciones en la antigüedad acerca de los ritmos en los seres vivos son escasas aunque sí que las hay. Los sabios de la Antigua Grecia, tan en contacto con la natura y sus misterios, percibieron la importancia de los ciclos biológicos en el propio ser humano. El poeta griego Archilochus , en el , escribió cómo los ritmos gobiernan al hombre.Harris W. Archilochus. First poet after Homer. Middlebury College, Middlebury; 2003. http://community.middlebury.edu/%7Eharris/Archilochus.pdf De la misma manera, Hipócrates, el llamado Padre de la Medicina, en el relacionó el ritmo de aparición de ciertas enfermedades con las estaciones del año, con el momento del día y con la edad de las personas.Hippocrate. Oeuvres Complètes. Littré-Duhamel. Imprimées chez Draeger frères, Paris; 1955. Incluso en la biblia, en el Libro de Eclesiastés, aparece una alusión a la importancia del tiempo en la vida de los hombres, en el sentido de que cada cosa tiene su momento en el conjunto de la vida de los seres humanos. Se tiene referencia cómo en el Androsthenes de Thasos, acompañante geógrafo y escriba de Alejandro el Magno, en su campaña por Oriente Próximo escribió sobre la apertura cíclica de las hojas de la planta del tamarindo.Bretzl H. En: 1903 titulado Botanische forschungen des Alexanderzuges. Leipzig: B G. Teubner;1903: pp 120-132
Siglos y En 1621 el clérigo y escritor inglés Robert Burton introdujo en su obra la similitud del cuerpo humano con un reloj, el cual, decía, si le fallase alguna ruedecilla, el resto del conjunto se desordenaría.Burton R. En: The anatomy of melancholy, what it is, with all the kinds, causes, symptomsm prognostics,m and several cures of it. In three patitions. With their several sections, members, and subsections, philosophically, medically, historically opened and cut up. By Democritus Junior [pseud.]. With a satirical preface, conducing to the following discourse. Philadelphia, New York: J. W. Moore, J. Wiley; 1850: pp 109.
https://quod.lib.umich.edu/cgi/t/text/text-idx?c=moa;idno=ACM8939.0001.001 De la misma manera, en la obra de 1692 de la eclesiástica mexicana Sor Juana Inés de la Cruz aparece reflejado la alternancia presente en el ser humano.Chico-Ponce LF, Muñoz-Delgado J. A poetic antecedent of chronobiology. Salud Mental 2004; 27 (5):29-32. https://www.medigraphic.com/pdfs/salmen/sam-2004/sam045d.pdfSegundo volumen de las obras de soror Juana Inés de la Cruz. Poema titulado primero sueño; 1692.
http://www.cervantesvirtual.com/servlet/SirveObras/jines/68004397006461051800080/ima0356.htm Hasta ese momento la única explicación que se atribuía al fenómeno, y que perduró hasta hace no mucho tiempo, era el de un proceso pasivo del tipo causa-efecto, en el cual un factor que era el "estimulante" producía la respuesta en el individuo. Así, por ejemplo, el movimiento del sol en el cielo era el que hacía girar al girasol o también, la aparición del sol por la mañana el que desencadenaba que los pájaros comenzasen a "cantar". Sin embargo esta creencia fue puesta en duda en 1729 cuando un astrónomo francés llamado Jean Jacques d’Ortous de Mairan realizó, sin ser consciente de ello, el primer experimento en Cronobiología. Colocó unas plantas Mimosa pudica, también llamadas heliotropas (`que se mueven mirando al sol´), en oscuridad continua durante varios días y observó que seguían moviéndose de la misma manera que aquellas que se encontraban al aire libre.De Mairan, JJO. Observation Botanique. Histoire de l'Academie Royale des Sciences, Paris; 1729; pp 35-36.
http://www.bibnum.education.fr/sciencesdelavie/biologie/observation-botanique Su trabajo pasó desapercibido por la comunidad científica hasta pasados 30 años, cuando tres investigadores independientes indagaron en ese extraño fenómeno. Primeramente fue sir John Hill en 1757 quien demostró que los llamados ritmos de sueño de la planta Glycine abrus podían ser revertidos al cambiarles el ciclo de luz y oscuridad.The Sleep of Plants, and cause of motion in the sensitive plant, explain'd. By Hill J. In a letter to C. Linnaeus, proffesor of Botany at Upsal. London. Printed for R. Baldwin.
https://archive.org/details/bub_gb_FafJN9-rGvMCCumming BG, Wagner E. Rhythmic processes in plants. Annual reviews of plant physiology;1968; 381-416. En 1758 Henri-Louis Duhamel du Monceau además de repetir el experimento de Mairan, comprobó que se mantenía el movimiento diario de la planta heliotropa no sólo en un ambiente constante de oscuridad sino también en uno de temperatura.Henri-Louis Duhamel du Monceau. La physique des arbres, où il est traité de l'anatomie des plantes et de l'économie végétale; 1758; pp 158-160.
https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k1061687.r=.langFR Finalmente, en 1759, el médico y botánico alemán Johann Gottfried Zinn reportó cómo el movimiento de las hojas de la planta Mimosa virgata persistían cuando se la emplazaba a la completa oscuridad de una bodega, y no se veía afectada por fluctuaciones ni de temperatura ni de humedad.
La controversia sobre el origen de la ritmicidad se mantuvo durante muchos años más, pero comenzó a ceder a favor de la hipótesis de la naturaleza endógena por los siguientes motivos:
El hallazgo de ritmos con períodos distintos de 24h. La demostración de la naturaleza hereditaria de la periodicidad. La exclusión de posibles fuerzas sutiles, como las geomagnéticas, que pudieran filtrarse en el laboratorio y conducir la ritmicidad.
Siglos y El primero que defendió ese origen endógeno fue un farmacéutico francés, llamado Julien-Joseph Virey, en 1814 con la exposición de su tesis doctoral en Medicina.Éphémérides de la vie humaine, ou recherches sur la révolution journalière et la périodicité de ses phénomènes dans la santé et les maladies: Thèse, Faculté de Médicine de Paris; 1814.Reinberg AE, Lewy H, Smolensky M. The birth of chronobiology: Julien Joseph Virey 1814. Chronobiol Int. 2001; 18(2):173-186. En su proyecto, centrado en el estudio de la periodicidad en la mortalidad humana, aparecen citas como el carácter endógeno de la ritmicidad o la implicación de un reloj vital que coordina todas las funciones en el organismo. Un avance importante hacia la aceptación de la naturaleza endógena de los ritmos biológicos fue dado en 1832 por el botánico suizo Augustin Pyrame de Candolle, el cual sometió a la planta sensitiva, Mimosa pudica, a condiciones de oscuridad constante o de iluminación constante.Candolle de AP. Physiologie Végétale. Paris: Béchet Jeune; 1832 Bajo oscuridad continua, descubrió que los movimientos de la planta no presentaba una periodicidad de 24h en el movimiento de sus hojas , como era esperable, sino que fue de entre 22 y 23h. Esta fue la primera evidencia de lo que hoy en día se conocen como ritmos en curso libre. De Candolle propuso que las plantas presentan una tendencia inherente a mostrar movimientos periódicos, por lo tanto, apuntaba al origen endógeno de la ritmicidad. El fisiólogo vegetal Wilhelm Pfeffer, crítico con los resultados que se habían obtenidos previamente, argumentaba que los movimientos de las hojas podían persistir gracias a pequeños haces de luz que se infiltraban en las habitaciones oscuras donde se realizaban los experimentos. En este sentido, no se sabe si Pfeffer era consciente de la existencia de los estudios de Duhamel, desarrollados éstos tanto en bodegas como en compartimentos cerrados que se cubrían con varias mantas oscuras. Sin embargo, siguiendo con su perspectiva crítica, repitió por sí mismo los experimentos, y tras varios se convenció no solo de la veracidad de los mismos, sino que amplió mucho la información sobre los movimientos de las hojas y sus periodicidades distintas a 24h en una gran cantidad de plantas. De la misma manera, Charles Darwin junto con su hijo Francis publicaron un libro titulado El poder del movimiento en plantasThe Power of Movement in Plants by Charles Darwin and Sir Francis Darwin (Proyecto Gutenberg) donde sugerían que el movimiento de las hojas en algunas plantas era inherente a ellas y se originaba siguiendo algún propósito especial. La razón que ellos propusieron consistía en la protección de las hojas contra las frías temperaturas de la noche. De esta manera, moviendo las hojas hacia posiciones verticales, tanto arriba como abajo, la planta se asegura que las hojas radien su calor entre ellas mismas, y pierdan ese calor como cuando presentan posiciones horizontales y radian hacia el cielo. A lo largo de los siglos y , más autores repitieron y extendieron las observaciones del movimiento foliar, que hasta ese momento era el único ritmo de periodicidad diaria que se había percibido de la naturaleza. Una situación anecdótica con un grupo de abejas hizo pensar al naturalista suizo Auguste Forel sobre los ritmos naturales en 1910.Forel A. Das Sinnesleben der Insekten: eine Sammlung von experimentellen und kritischen Studien über Insektenpsychologie. München: E. Reinhardt; 1910.Lehmann M, Gustav D, Galizia CG.The early bee catches the flower - circadian rhythmicity influences learning performance in honey bees, Apis mellifera. Behav Ecol Sociobiol. 2011; 65(2): 205-215. Sucedió una mañana en la que Forel se encontraba junto con su familia desayunando en la terraza de su casa. En ese momento, aparecieron unas cuantas abejas que, atraídas por la deliciosa mermelada, empezaron a sobrevolar la mesa. Tanto le debieron molestar a la familia que, al día siguiente, decidieron tomarse el desayuno dentro de casa. Fue ahí cuando Forel se dio cuenta de que las abejas habían vuelto otra vez, aún sin que tuvieran el aliciente del desayuno, e incluso continuaron apareciendo durante unos días más y siempre a la misma hora. Después de reflexionar sobre ello y hacer unos cuantos experimentos, Forel concluyó que las abejas debían tener un mecanismo interno para medir el tiempo.