Cronobiologia - Chronobiology
A cronobiologia é um campo da biologia que examina os processos de tempo , incluindo fenômenos periódicos (cíclicos) em organismos vivos, como sua adaptação aos ritmos solar e lunar . Esses ciclos são conhecidos como ritmos biológicos. Cronobiologia vem do grego antigo χρόνος ( chrónos , que significa "tempo") e biologia , que se refere ao estudo, ou ciência, da vida . Os termos relacionados chronomics e chronome foram usadas em alguns casos para descrever quer os moleculares mecanismos envolvidos nos fenómenos cronobiológicos ou os aspectos mais quantitativos de chronobiology, particularmente quando é necessária a comparação de ciclos entre organismos.
Os estudos cronobiológicos incluem, mas não se limitam a , anatomia comparativa , fisiologia , genética , biologia molecular e comportamento de organismos relacionados com seus ritmos biológicos . Outros aspectos incluem epigenética , desenvolvimento, reprodução, ecologia e evolução.
O sujeito
A cronobiologia estuda as variações do tempo e da duração da atividade biológica em organismos vivos que ocorrem para muitos processos biológicos essenciais. Estes ocorrem (a) em animais (comendo, dormindo, acasalando, hibernando, migração, regeneração celular, etc.), (b) em plantas (movimentos das folhas, reações fotossintéticas , etc.) e em organismos microbianos, como fungos e protozoários . Eles foram encontrados até mesmo em bactérias , especialmente entre as cianobactérias (também conhecidas como algas azul-esverdeadas, veja os ritmos circadianos bacterianos ). O ritmo mais bem estudado em cronobiologia é o ritmo circadiano , um ciclo de aproximadamente 24 horas mostrado por processos fisiológicos em todos esses organismos. O termo circadiano vem do latim circa , que significa "ao redor" e morre , "dia", que significa "aproximadamente um dia". É regulado por relógios circadianos .
O ritmo circadiano pode ainda ser dividido em ciclos de rotina durante o dia de 24 horas:
- Diurno , que descreve organismos ativos durante o dia
- Noturno , que descreve organismos ativos durante a noite
- Crepuscular , que descreve animais principalmente ativos durante o amanhecer e o anoitecer (ex: veados-de-cauda-branca, alguns morcegos)
Enquanto os ritmos circadianos são definidos como regulados por processos endógenos , outros ciclos biológicos podem ser regulados por sinais exógenos. Em alguns casos, os sistemas multi-tróficos podem exibir ritmos acionados pelo relógio circadiano de um dos membros (que também pode ser influenciado ou redefinido por fatores externos). Os ciclos endógenos da planta podem regular a atividade da bactéria, controlando a disponibilidade do fotossintato produzido pela planta.
Muitos outros ciclos importantes também são estudados, incluindo:
- Ritmos infradianos , que são ciclos mais longos do que um dia. Os exemplos incluem ciclos circanuais ou anuais que governam os ciclos de migração ou reprodução em muitas plantas e animais, ou o ciclo menstrual humano .
- Ritmos ultradianos , que são ciclos menores que 24 horas, como o ciclo REM de 90 minutos , o ciclo nasal de 4 horas ou o ciclo de 3 horas de produção do hormônio do crescimento .
- Ritmos das marés , comumente observados na vida marinha, que seguem a transição de aproximadamente 12,4 horas da maré alta para a maré baixa e vice-versa.
- Ritmos lunares , que seguem o mês lunar (29,5 dias). Eles são relevantes, por exemplo, para a vida marinha, pois o nível das marés é modulado ao longo do ciclo lunar.
- Oscilações gênicas - alguns genes são expressos mais durante certas horas do dia do que durante outras horas.
Dentro de cada ciclo, o período de tempo durante o qual o processo está mais ativo é denominado acrofase . Quando o processo está menos ativo, o ciclo está em sua batifase ou fase de vale . O momento particular de maior atividade é o pico ou máximo ; o ponto mais baixo é o nadir .
História
Um ciclo circadiano foi observado pela primeira vez no século 18 no movimento das folhas das plantas pelo cientista francês Jean-Jacques d'Ortous de Mairan . Em 1751, o botânico e naturalista sueco Carl Linnaeus (Carl von Linné) projetou um relógio de flores usando certas espécies de plantas com flores . Ao organizar as espécies selecionadas em um padrão circular, ele desenhou um relógio que indicava a hora do dia pelas flores que se abriam a cada hora. Por exemplo, entre os membros da família das margaridas , ele usou a planta da barba do falcão, que abriu suas flores às 6h30, e o gavião, que não abriu as flores antes das 7 da manhã.
O simpósio de 1960 no Cold Spring Harbor Laboratory lançou as bases para o campo da cronobiologia.
Foi também em 1960 que Patricia DeCoursey inventou a curva de resposta de fase , uma das principais ferramentas usadas no campo desde então.
Franz Halberg, da Universidade de Minnesota , que cunhou a palavra circadiano , é amplamente considerado o "pai da cronobiologia americana". No entanto, foi Colin Pittendrigh, e não Halberg, quem foi eleito para liderar a Sociedade de Pesquisa em Ritmos Biológicos na década de 1970. Halberg queria mais ênfase nas questões humanas e médicas, enquanto Pittendrigh tinha mais formação em evolução e ecologia. Com Pittendrigh como líder, os membros da Sociedade faziam pesquisas básicas sobre todos os tipos de organismos, plantas e também animais. Mais recentemente, tem sido difícil conseguir financiamento para essa pesquisa em quaisquer outros organismos além de camundongos, ratos, humanos e moscas de fruta .
Desenvolvimentos de pesquisa
- Luz e melatonina
Mais recentemente, a fototerapia e a administração de melatonina foram exploradas por Alfred J. Lewy ( OHSU ), Josephine Arendt ( Universidade de Surrey , Reino Unido) e outros pesquisadores como um meio para redefinir os ritmos circadianos humanos e animais. Além disso, a presença de luz de baixo nível à noite acelera em 50% o rearranjo circadiano de hamsters de todas as idades; Acredita-se que isso esteja relacionado à simulação do luar.
Na segunda metade do século 20, contribuições e formalizações substanciais foram feitas por europeus como Jürgen Aschoff e Colin Pittendrigh , que perseguiram visões diferentes, mas complementares, sobre o fenômeno do arrastamento do sistema circadiano pela luz (paramétrico, contínuo, tônico, gradual vs. não paramétrico, discreto, fásico, instantâneo, respectivamente).
- Cronotipos
Os humanos podem ter uma propensão a ser pessoas da manhã ou da noite; essas preferências comportamentais são chamadas de cronotipos para os quais existem vários questionários de avaliação e correlações de marcadores biológicos.
- Hora das refeições
Existe também um relógio biológico que pode ser alimentado, que não se limita ao núcleo supraquiasmático. A localização deste relógio foi disputada. Trabalhando com camundongos, no entanto, Fuller et al. concluíram que o relógio alimentável parece estar localizado no hipotálamo dorsomedial . Durante a alimentação restrita, ele assume o controle de funções como o tempo de atividade, aumentando as chances de o animal localizar recursos alimentares com sucesso.
- Padrões diurnos na Internet
Em 2018, um estudo publicado na PLoS ONE mostrou como 73 indicadores psicométricos medidos no conteúdo do Twitter seguem um padrão diurno. Um estudo de acompanhamento publicado na Chronobiology International em 2021 mostrou que esses padrões não foram interrompidos pelo bloqueio de 2020 no Reino Unido.
- Moduladores de ritmos circadianos
Em 2021, os cientistas relataram o desenvolvimento de um modulador de ritmos circadianos dos tecidos, responsivo à luz, com duração de dias, por meio da inibição de Ck1 . Esses moduladores podem ser úteis para pesquisa cronobiológica e reparo de órgãos que estão "fora de sincronia".
Outros campos
A cronobiologia é um campo de investigação interdisciplinar. Ele interage com a medicina e outras áreas de pesquisa, como medicina do sono , endocrinologia , geriatria , medicina esportiva , medicina espacial e fotoperiodismo .
Veja também
- Ritmos circadianos bacterianos
- Relógio biológico (envelhecimento)
- Ritmo circadiano
- Ciclo Circanual
- Circaseptan , ciclo biológico de 7 dias
- Traços do sono familiar
- Frank A. Brown, Jr.
- Hitoshi Okamura
- Efeitos de luz no ritmo circadiano
- Fotoperiodismo
- Núcleo supraquiasmático
- Escotobiologia
- Percepção de tempo
Referências
Leitura adicional
- Hastings, Michael, " O cérebro, ritmos circadianos e genes do relógio ". Clinical review " BMJ 1998; 317: 1704-1707 19 de dezembro.
- Congresso dos EUA, Escritório de Avaliação de Tecnologia, " Ritmos Biológicos: Implicações para o Trabalhador ". US Government Printing Office, setembro de 1991. Washington, DC. OTA-BA-463. NTIS PB92-117589
- Ashikari, M., Higuchi, S., Ishikawa, F., e Tsunetsugu, Y., " Simpósio Interdisciplinar sobre 'Seres Humanos e Ambientes': Abordagens de Antropologia Biológica, Antropologia Social e Psicologia do Desenvolvimento ". Domingo, 25 de agosto de 2002
- " Plano de gerenciamento de experimento de biorritmo ", NASA, Centro de Pesquisa Ames. Moffett Field, 1983.
- " Ritmos Biológicos e Adaptação Humana ao Meio Ambiente ". Comando de Material e Pesquisa Médica do Exército dos EUA (AMRMC), Instituto de Pesquisa de Medicina Ambiental do Exército dos EUA.
- Ebert, D., KP Ebmeier, T. Rechlin e WP Kaschka, " Biological Rhythms and Behavior ", Advances in Biological Psychiatry . ISSN 0378-7354
- Horne, JA (Jim) e Östberg, Olov (1976). Um questionário de autoavaliação para determinar a maturidade-entardecer nos ritmos circadianos humanos. International Journal of Chronobiology, 4, 97-110.
- Roenneberg, Till, Cologne (2010). Wie wir ticken - Die Bedeutung der Chronobiologie für unser Leben, Dumont, ISBN 978-3-8321-9520-5 .
- The Linnean Society of London
links externos
- Halberg Chronobiology Center da University of Minnesota , fundado por Franz Halberg , o "Pai da Cronobiologia"
- A University of Virginia oferece um tutorial online sobre cronobiologia.
- Veja a publicação do Museu da Ciência da Virgínia As plantas podem dizer o tempo?
- A Universidade de Manchester tem um site informativo do relógio biológico
- A análise de S Ertel da obra de Chizhevsky