El descubrimiento del reloj biológico que regula el funcionamiento del cuerpo humano y otros organismos ha ganado el premio Nobel de Medicina de 2017, según ha anunciado la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska de Estocolmo. Los estadounidenses Jeffrey Hall, Michael Rosbash y Michael Young comparten el galardón por haber desentrañado “los mecanismos moleculares que controlan los ritmos circadianos”.

“Sus descubrimientos explican cómo las plantas, los animales y los humanos adaptan su ritmo biológico de manera que esté sincronizado con las revoluciones de la Tierra”, destaca la Asamblea Nobel en el comunicado en que anuncia el premio. “Nuestro reloj interno […] regula funciones críticas como el comportamiento, los niveles de hormonas, el sueño, la temperatura corporal y el metabolismo”.

“Un desajuste crónico entre nuestro estilo de vida y el ritmo dictado por nuestro reloj interno” se ha asociado a “un aumento del riesgo de varias enfermedades”, añade la Asamblea Nobel. Entre ellas, cita “el cáncer, enfermedades neurodegenerativas y trastornos metabólicos” como la diabetes tipo 2. Recuerda asimismo que “las disfunciones del reloj biológico se han relacionado con trastornos del sueño, así como con la depresión, el trastorno bipolar, la función cognitiva y la formación de recuerdos”.

Los tres premiados descu­brieron cómo funciona el reloj biológico en experimentos realizados en los años ochenta y noventa con moscas del vinagre. Posteriormente se demostró que se trata de un mecanismo biológico muy antiguo, conservado a lo largo de la evolución, a medida que se han sucedido las especies, y que también regula el funcionamiento del cuerpo humano.

“Antes de que la atmósfera tuviera su composición actual (…), la Tierra giraba sobre su eje, y el ciclo de luz y oscuridad tuvo un impacto en los inicios de la vida”, declaró ayer Michael Rosbash a la web nobelprize.org tras saber que era uno de los premiados.

Trabajando junto a Jeffrey Hall en la Universidad Brandeis en Massachusetts, Rosbash identificó en 1984 un gen llamado period, que regula los ritmos circadianos de las moscas. Este gen también fue identificado de manera independiente por Michael Young en la Universidad Rockefeller de Nueva York.

En experimentos posteriores, Hall y Rosbash aislaron la proteína PER, que está producida por el gen period. Sin embargo, faltaba aclarar de qué modo esta proteína sicnroniza el ritmo biológico de las moscas con el ciclo de día y noche.

Propusieron la hipótesis de que la proteína PER inhibe el gen period. De este modo, el gen funcionaría de manera cíclica porque, al activarse, se inhibiría (ya que produciría la proteína PER). Y, al inhibirse, volvería a activarse (ya que el nivel de la proteína PER bajaría).

Hall y Rosbash descubrieron incluso que la proteína PER se acumula en el núcleo de las células durante la noche y que sigue un ciclo diario. Sin embargo, dicha proteína se produce en el citoplasma de las células y no se sabía cómo llegaba al núcleo. El rompecabezas seguía estando incompleto.

Fue Michael Young quien encontró la pieza que faltaba en 1994. Descubrió un segundo gen relacionado con el reloj biológico al que llamó timeless. Identificó la proteína TIM que dicho gen produce. Y demostró que la proteína TIM se une a la proteína PER de modo que, cuando están juntos, pueden entrar en el núcleo de las células e inhibir el gen period.

Estos descubrimientos han abierto un nuevo campo de investigación para la biología y la medicina, ha destacado Michael Hastings, del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido, en declaraciones a AP. “Hasta entonces, el reloj biológico era visto como una caja negra”.

En los años siguientes, tanto Hall, Rosbah y Young como otros investigadores identificaron más moléculas involucradas en la regulación del ritmo biológico.

Se descubrió asimismo cómo la luz solar ayuda a sincronizar el reloj biológico del cuerpo humano y cómo la exposición a un exceso de luz a horas inapropiadas puede perturbar dicho reloj.

Así, se demostró que el reloj principal del cuerpo humano está formado por neuronas del núcleo supraquiasmático, situado en la base del cerebro. Estas neuronas están directamente conectadas a las células que captan luz en la retina.

Sin embargo, se ha demostrado también que las células de múltiples tejidos tienen su propio reloj biológico, que se sincroniza con el núcleo supraquiasmático pero que puede funcionar con cierta autonomía. Esto explica que un horario de las comidas adecuado o la práctica de actividad física pueda ayudar a poner en hora el reloj central del núcleo supraquiasmático, por ejemplo tras un vuelo transoceánico. Por el contrario, un horario de comidas desestructurado trastoca el reloj ­central.

Múltiples funciones siguen un ritmo circadiano –de las palabras latinas circa (aproximadamente) y dies (día)–. Entre otros ejemplos, la temperatura corporal es mínima de madrugada y máxima por la tarde; el nivel de alerta es máximo por la mañana, mientras que la tensión arterial es máxima por la tarde; y aunque la somnolencia aumenta de manera transitoria a primera hora de la tarde, el sueño profundo es máximo por la noche.

Según destacó ayer la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska, “desde los descubrimientos pioneros de los tres premiados, la biología circadiana se ha convertido en un campo de investigación amplio y dinámico, con implicaciones para nuestra salud y nuestro bienestar”.

Michael Rosbash (Kansas City, 1944) sigue estando afiliado a la Universidad Brandeis en Boston. Jeffrey Hall (Nueva York, 1945) se trasladó en el 2002 a la Universidad de Maine. Por su parte, Michael Young (Miami, 1949) sigue afiliado a la Universidad Rockefeller de Nueva York.

Siguiendo la tradición, el Nobel de Medicina se anuncia el primer lunes de octubre y, como cada año, es el primero que se hace público. En los próximos días le seguirán el de Física (mañana martes); Química (miércoles 4); Paz (viernes 6); Economía (lunes 9); y Literatura (en una fecha que aún no se ha anunciado).

La Fundación Nobel ha elevado este año la dotación económica de los premios a 9 millones de coronas suecas (934.000 euros), un millón más que el año pasado. La cuantía se había reducido de 10 a 8 millones de euros en el 2011 durante la Gran Recesión. Los tres premiados se repartirán el premio a partes iguales.