¿Por qué las aves migran de noche?
Se sabe que las aves migratorias dependen del campo magnético de la Tierra para ayudarse a navegar por el globo. Y se sospechaba que una proteína llamada criptocromo, que es sensible a la luz azul, hacía que las aves hicieran esto.
Sin embargo, se sabe que muchos de estos animales migran de noche cuando no hay mucha luz. Por lo tanto, no estaba claro cómo funcionaría el criptocromo en estas condiciones en las aves. Un nuevo estudio dirigido por UT Southwestern Medical Center en colaboración con SMU (Universidad Metodista del Sur) puede haber encontrado la respuesta a este rompecabezas.
Los investigadores descubrieron que los criptocromos de las aves migratorias desarrollaron un mecanismo que aumenta su capacidad de responder a la luz, lo que les permite detectar y responder a los campos magnéticos. El estudio fue publicado en septiembre en la revista PNAS.
El químico de SMU, Brian D. Zoltowski, uno de los autores principales de un nuevo estudio sobre los hallazgos, dijo: “Pudimos demostrar que la proteína criptocromo es extremadamente eficiente para captar y responder a niveles bajos de luz. El resultado de esta investigación Ahora es cómo los criptocromos vertebrados pueden responder a intensidades de luz muy bajas y en condiciones nocturnas. Es porque entendemos cómo funciona”. dijo.
Los criptocromos se encuentran tanto en plantas como en animales y son responsables de los ritmos circadianos en varias especies. En las aves, los científicos se centraron específicamente en aprender más sobre una proteína ocular inusual llamada CRY4, que forma parte de la clase de los criptocromos.
El laboratorio de Joseph Takahashi, especialista en ritmos circadianos del Centro Médico UT Southwestern, trabajó con otros científicos de UT Southwestern para purificar y desentrañar la estructura cristalina de la proteína, la primera estructura atómica de una molécula de criptocromo fotoactivo de un vertebrado. El laboratorio de Brian Zoltowski, experto en fotorreceptores de luz azul, ha estudiado la eficiencia de las reacciones impulsadas por la luz al identificar una vía específica para las proteínas CRY4 que facilita la función en condiciones de poca luz.
“Se sabe que los criptocromos en plantas e insectos son fotoactivos, lo que significa que responden a la luz solar. Se sabe mucho menos entre los vertebrados, y la mayoría de los criptocromos de vertebrados no parecen ser fotoactivos”, dijo Takahashi, jefe de neurociencia de la UT. Investigador de Southwest y del Instituto Médico Howard Hughes. “Esta fotosensibilidad y la posibilidad de que CRY4 se vea afectado por el campo magnético hacen de este criptocromo en particular una molécula muy interesante”. dijo.
Los investigadores tomaron una muestra de CRY4 de una paloma y cultivaron cristales de la proteína. Luego expusieron los cristales a rayos X, lo que les permitió mapear las ubicaciones de todos los átomos en la proteína. El estudio señaló que aunque las palomas no son pájaros cantores migratorios nocturnos, las secuencias de las proteínas CRY4 son muy similares.
Zoltowski, profesor de química en la Facultad de Humanidades y Ciencias Dedman de SMU, dijo: “Estas estructuras nos permiten visualizar cómo funcionan estas proteínas a escala atómica y comprender cómo pueden usar la luz azul para detectar campos magnéticos. Las nuevas estructuras también son el primero en revelar cómo funcionan estas proteínas.”Al proporcionar detalles a nivel atómico, abre la puerta a estudios más detallados de los criptocromos en organismos migratorios”. dijo.
Los investigadores han descubierto cambios inusuales en regiones clave de la estructura de la proteína que podrían aumentar su capacidad para captar la luz de su entorno.
Zoltowski dijo: “Los criptocromos funcionan absorbiendo un fotón de luz, lo que hace que un electrón se mueva a lo largo de una serie de aminoácidos. Estos aminoácidos generalmente consisten en una cadena de 3 o 4 sitios que actúan como un cable a través del cual pueden fluir los electrones. Sin embargo, en palomas esta cadena tiene sitios 5. Se determinó que podría expandirse para incluir dijo.
Esta mutación de la cadena de electrones en las palomas hace que el criptocromo dependa menos del entorno de un ave que tiene demasiada luz para que la proteína se active.
“Las aves han desarrollado un mecanismo para aumentar la eficiencia. Por lo tanto, produjeron suficientes señales para migrar, incluso cuando había poca luz a su alrededor”, dijo Zoltowski. Dijo.