El reloj biológico de los
peces
21/03/2007
A diferencia
del ser humano, los peces no disponen de relojes para saber qué hora es, por
ello, recurren a la información facilitada por la "glándula pineal",
que ante la ausencia de luz produce la "melatonina".
El reloj
biológico de los peces
Esta hormona es un indicador seguro
para el pez, ya que la genera de noche y su secreción se inhibe durante el día.
¿Distinguen
los peces entre las noches y los días? ¿Cómo saben las especies marinas la
estación del año en la que se encuentran? Todos estos cambios los perciben, a
pesar de que no disponen de mecanismos artificiales que les ayuden a saber en
qué momento del día se encuentran.
Como sustituto a estos instrumentos de los que sí goza el ser humano, los peces tienen un sistema muy eficiente para medir el tiempo. Su reloj biológico se encuentra en una estructura llamada de forma coloquial 'el tercer ojo' y que técnicamente se denomina ‘glándula pineal’. Esta glándula, situada en el diencéfalo, se activa y produce la hormona de la melatonina cuando no hay luz. El lenguado, Solea senegalensis, es la especie marina objeto del estudio
“El concepto ‘tercer ojo’ no es del todo erróneo en los peces, puesto que en ellos la glándula pineal, aunque no es capaz de formar imágenes como el ojo humano, sí tiene sensibilidad a la luz porque posee células fotorreceptoras. En cambio, esta capacidad fotorreceptora de la glándula pineal se ha perdido en la especie humana y en los mamíferos”, matiza José Antonio Muñoz Cueto, investigador principal del proyecto.
La ‘melatonina’ es un indicador fiable para el pez a la hora de determinar en qué momento del día se encuentra, ya que el animal produce melatonina durante la noche y su secreción va desapareciendo con la llegada del día.
Además, en los animales de sangre fría, la temperatura modula la cantidad de melatonina que se produce de noche, liberándose más melatonina en los meses cálidos que en los meses fríos.
De esta forma, esta sustancia se convierte también en una señal estacional para el pez, pues en invierno, cuando las noches son largas y las temperaturas son bajas, se produce melatonina durante más horas, pero en menor cantidad, y en verano, cuando las noches son cortas y las temperaturas más altas, se produce la sustancia durante menos horas pero en mayor cantidad.
Los animales están expuestos a los cambios diarios y estacionales de los ciclos de luz-oscuridad (días más largos en verano, días más cortos en invierno) y a los cambios en la temperatura del agua (aguas más cálidas en verano, aguas más frías en invierno y temperaturas intermedias en primavera y otoño) y van percibiendo esta información y sus variaciones de forma progresiva.
Esto, según Muñoz Cueto, les permite ir preparándose para acontecimientos importantes como la reproducción, que junto a la alimentación o la actividad diaria de cualquier ser vivo, son procesos de marcado carácter rítmico, es decir, regulados por ciclos biológicos.
“Estas variaciones en la duración de los días y en la temperatura del agua son periódicas y repetitivas de un año a otro, siempre y cuando la acción humana y el cambio climático no los alteren demasiado. Al mismo tiempo, representan señales muy fiables para los peces”, explica el profesor de la UCA.
Capaces de sincronizarse perfectamente con el medio ambiente para desarrollar sus actividades en los momentos adecuados, las distintas especies marinas han seleccionado el periodo idóneo del día para su actividad o su alimentación, así como la época del año que resulta más favorable para la reproducción y la supervivencia de su prole.
De esta forma, especies como la dorada o la lubina son activas de día y se reproducen en invierno. Otras, como el lenguado, tienen mayor actividad nocturna y eligen la primavera para reproducirse.
La luz y su influencia en la reproducción
En este sentido, el equipo de investigación dirigido por el doctor José Antonio Muñoz Cueto, del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias del Mar y Ambientales de la Universidad de Cádiz, desarrolla un proyecto de investigación financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia en colaboración con el doctor Francisco Javier Sánchez Vázquez, de la Universidad de Murcia y el doctor Jack Falcon, del Centro Nacional de Investigación Científica francés (CNRS).
Titulado 'Ritmos de reproducción en el lenguado: papel del órgano pineal y la melatonina como transductores de los ciclos ambientales diarios, lunares y estacionales', con este proyecto se pretende estudiar el sistema que controla los ritmos biológicos (también llamado 'sistema circadiano') en el lenguado (Solea senegalensis).
Para ello, los investigadores están analizando las características del órgano pineal del lenguado, sus ritmos de secreción de melatonina (la hormona que mide el tiempo), dónde actúa y cómo se relaciona y se comunica la melatonina con los centros que controlan la reproducción (áreas endocrinas que producen hormonas reproductivas).
Momento de la implantación del microchip al lenguado
El objetivo final del proyecto es determinar si las alteraciones de las condiciones ambientales (luz y temperatura, principalmente) que se dan en muchos casos en la Acuicultura afectan de forma general al sistema que controla los ritmos biológicos del animal (el sistema que le sirve para medir el tiempo al pez), y esto provoca que los animales no produzcan las hormonas reproductivas adecuadas en el momento preciso.
Interés para la Acuicultura
Uno de los principales retos de la Acuicultura es la reproducción controlada de las especies marinas con mayor interés comercial. Entre ellas, el lenguado representa una especie con un gran potencial, especialmente en el sur de España y Portugal. Sin embargo, su reproducción en cautividad sigue siendo un proceso poco controlado y aleatorio en la mayoría de las instalaciones piscícolas.
Estos problemas son, en parte, la consecuencia de alteraciones en las condiciones ambientales (ciclos de luz y temperatura, etc.) a las que se encuentran sometidos los animales en cultivo, y que en muchos casos difieren sensiblemente de las condiciones reales en las que se encuentran en el medio natural.
“Si a esto le unimos los problemas asociados al manejo (estrés, patologías) y la alimentación (en muchos casos los piensos no están del todo equilibrados para la especie en cuestión), resulta fácil comprender las dificultades que supone incorporar nuevas especies para su explotación en Acuicultura."
" Todas estas alteraciones afectan a la evolución normal del proceso reproductivo porque perturban su sistema endocrino y, en particular, el sistema que produce las hormonas necesarias para la reproducción. Como consecuencia de ello, se producen en los peces problemas de fertilidad, tal como sucede en las personas que tienen problemas hormonales o están sometidas a situaciones de ansiedad o estrés”, asegura este investigador.
Junto al profesor José Antonio Muñoz Cueto, participan también en este proyecto las doctoras Carmen Rendón y Esther Isorna, las becarias predoctorales Patricia Herrera, Francesca Confente, Arianna Servili y Águeda Martín, así como la bióloga Rosa Vázquez, directora de la Planta de Cultivos Marinos del CASEM.
En concreto, la labor del laboratorio en este estudio consiste en marcar con microchips a un total de 50 lenguados que serán analizados por los investigadores para determinar las características de esta especie marina.
Para ello, los técnicos de la Planta de Cultivos pesan y miden cada ejemplar, determinan su sexo y una vez reunidas todas sus características, se les inyecta el microchip para identificarlos una vez se comience el estudio. Sólo así conocerán la evolución que presentan los lenguados durante la fase de reproducción.
Como sustituto a estos instrumentos de los que sí goza el ser humano, los peces tienen un sistema muy eficiente para medir el tiempo. Su reloj biológico se encuentra en una estructura llamada de forma coloquial 'el tercer ojo' y que técnicamente se denomina ‘glándula pineal’. Esta glándula, situada en el diencéfalo, se activa y produce la hormona de la melatonina cuando no hay luz. El lenguado, Solea senegalensis, es la especie marina objeto del estudio
“El concepto ‘tercer ojo’ no es del todo erróneo en los peces, puesto que en ellos la glándula pineal, aunque no es capaz de formar imágenes como el ojo humano, sí tiene sensibilidad a la luz porque posee células fotorreceptoras. En cambio, esta capacidad fotorreceptora de la glándula pineal se ha perdido en la especie humana y en los mamíferos”, matiza José Antonio Muñoz Cueto, investigador principal del proyecto.
La ‘melatonina’ es un indicador fiable para el pez a la hora de determinar en qué momento del día se encuentra, ya que el animal produce melatonina durante la noche y su secreción va desapareciendo con la llegada del día.
Además, en los animales de sangre fría, la temperatura modula la cantidad de melatonina que se produce de noche, liberándose más melatonina en los meses cálidos que en los meses fríos.
De esta forma, esta sustancia se convierte también en una señal estacional para el pez, pues en invierno, cuando las noches son largas y las temperaturas son bajas, se produce melatonina durante más horas, pero en menor cantidad, y en verano, cuando las noches son cortas y las temperaturas más altas, se produce la sustancia durante menos horas pero en mayor cantidad.
Los animales están expuestos a los cambios diarios y estacionales de los ciclos de luz-oscuridad (días más largos en verano, días más cortos en invierno) y a los cambios en la temperatura del agua (aguas más cálidas en verano, aguas más frías en invierno y temperaturas intermedias en primavera y otoño) y van percibiendo esta información y sus variaciones de forma progresiva.
Esto, según Muñoz Cueto, les permite ir preparándose para acontecimientos importantes como la reproducción, que junto a la alimentación o la actividad diaria de cualquier ser vivo, son procesos de marcado carácter rítmico, es decir, regulados por ciclos biológicos.
“Estas variaciones en la duración de los días y en la temperatura del agua son periódicas y repetitivas de un año a otro, siempre y cuando la acción humana y el cambio climático no los alteren demasiado. Al mismo tiempo, representan señales muy fiables para los peces”, explica el profesor de la UCA.
Capaces de sincronizarse perfectamente con el medio ambiente para desarrollar sus actividades en los momentos adecuados, las distintas especies marinas han seleccionado el periodo idóneo del día para su actividad o su alimentación, así como la época del año que resulta más favorable para la reproducción y la supervivencia de su prole.
De esta forma, especies como la dorada o la lubina son activas de día y se reproducen en invierno. Otras, como el lenguado, tienen mayor actividad nocturna y eligen la primavera para reproducirse.
La luz y su influencia en la reproducción
En este sentido, el equipo de investigación dirigido por el doctor José Antonio Muñoz Cueto, del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias del Mar y Ambientales de la Universidad de Cádiz, desarrolla un proyecto de investigación financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia en colaboración con el doctor Francisco Javier Sánchez Vázquez, de la Universidad de Murcia y el doctor Jack Falcon, del Centro Nacional de Investigación Científica francés (CNRS).
Titulado 'Ritmos de reproducción en el lenguado: papel del órgano pineal y la melatonina como transductores de los ciclos ambientales diarios, lunares y estacionales', con este proyecto se pretende estudiar el sistema que controla los ritmos biológicos (también llamado 'sistema circadiano') en el lenguado (Solea senegalensis).
Para ello, los investigadores están analizando las características del órgano pineal del lenguado, sus ritmos de secreción de melatonina (la hormona que mide el tiempo), dónde actúa y cómo se relaciona y se comunica la melatonina con los centros que controlan la reproducción (áreas endocrinas que producen hormonas reproductivas).
Momento de la implantación del microchip al lenguado
El objetivo final del proyecto es determinar si las alteraciones de las condiciones ambientales (luz y temperatura, principalmente) que se dan en muchos casos en la Acuicultura afectan de forma general al sistema que controla los ritmos biológicos del animal (el sistema que le sirve para medir el tiempo al pez), y esto provoca que los animales no produzcan las hormonas reproductivas adecuadas en el momento preciso.
Interés para la Acuicultura
Uno de los principales retos de la Acuicultura es la reproducción controlada de las especies marinas con mayor interés comercial. Entre ellas, el lenguado representa una especie con un gran potencial, especialmente en el sur de España y Portugal. Sin embargo, su reproducción en cautividad sigue siendo un proceso poco controlado y aleatorio en la mayoría de las instalaciones piscícolas.
Estos problemas son, en parte, la consecuencia de alteraciones en las condiciones ambientales (ciclos de luz y temperatura, etc.) a las que se encuentran sometidos los animales en cultivo, y que en muchos casos difieren sensiblemente de las condiciones reales en las que se encuentran en el medio natural.
“Si a esto le unimos los problemas asociados al manejo (estrés, patologías) y la alimentación (en muchos casos los piensos no están del todo equilibrados para la especie en cuestión), resulta fácil comprender las dificultades que supone incorporar nuevas especies para su explotación en Acuicultura."
" Todas estas alteraciones afectan a la evolución normal del proceso reproductivo porque perturban su sistema endocrino y, en particular, el sistema que produce las hormonas necesarias para la reproducción. Como consecuencia de ello, se producen en los peces problemas de fertilidad, tal como sucede en las personas que tienen problemas hormonales o están sometidas a situaciones de ansiedad o estrés”, asegura este investigador.
Junto al profesor José Antonio Muñoz Cueto, participan también en este proyecto las doctoras Carmen Rendón y Esther Isorna, las becarias predoctorales Patricia Herrera, Francesca Confente, Arianna Servili y Águeda Martín, así como la bióloga Rosa Vázquez, directora de la Planta de Cultivos Marinos del CASEM.
En concreto, la labor del laboratorio en este estudio consiste en marcar con microchips a un total de 50 lenguados que serán analizados por los investigadores para determinar las características de esta especie marina.
Para ello, los técnicos de la Planta de Cultivos pesan y miden cada ejemplar, determinan su sexo y una vez reunidas todas sus características, se les inyecta el microchip para identificarlos una vez se comience el estudio. Sólo así conocerán la evolución que presentan los lenguados durante la fase de reproducción.
