Ritmos Biológicos - Alternância de estados orgânicos

Ritmos Biológicos - Alternância de estados orgânicos

Por

RITMOS CIRCADIANOS

Os ritmos de um dia são chamados de circadianos e têm muita importância. O nome origina-se das palavras latinas circa, que significa quase, e dies, que significa dia.

Os ritmos circadianos também são chamados de ritmos do dia solar. As funções biológicas com periodicidade circadiana são variadas.

Por exemplo, três espécies de fungos luminosos aumentam e diminuem a emissão de luz, tanto na claridade contínua quanto no escuro, num período de 24 horas.

Uma pequena alga marinha unicelular, Gonyaulax, também demonstra variações diárias nas emissões de luz. Nas plantas superiores, os ritmos diários de vários processos metabólicos, como a fotossíntese e a respiração, são comuns.

As mudas de limão exibem uma periodicidade de transpiração de 24 horas. Os movimentos diários das folhas e a abertura e fechamento de flores são especialmente notáveis.

Existem também numerosos exemplos de ritmos animais.

O primitivo Cavernularia obesa, um celenterado da família das anêmonas do mar e das águas-vivas, é na realidade uma colônia de vários indivíduos pequenos.

A Cavernularia obesa vive em bancos de areia rasos, retraindo-se durante o dia e expandindo-se à noite para se alimentar de plâncton.

Este ritmo existe em laboratório sob condições constantes.

Os insetos também são equipados de relógios biológicos.

Por exemplo, as abelhas aprendem que certas flores estão abertas em um momento específico e, diariamente, na mesma hora, repetem suas visitas a essas flores.

Abelhas de laboratório também aprendem a hora em que água açucarada lhes é fornecida.

Além do sono, várias outras funções são periódicas no ser humano.

Diariamente, há um aumento e uma diminuição na pressão sangüínea e na excreção de sódio e de potássio pelos rins, assim como variações no tempo dos reflexos, no suor da palma das mãos, e em várias outras funções.

As variações da temperatura corporal, de aproximadamente 1,1°, menos à noite que durante o dia, são particularmente importantes.

Os ritmos humanos estabelecem-se, gradualmente, durante o desenvolvimento do corpo.

Os bebês recém-nascidos são desorganizados ritmicamente, sem um padrão para os períodos de sono, alimentação e outras funções.

Um padrão regular de sono, baseado em um ciclo de 24 a 25 horas, surge somente após 15 semanas de vida.


CORRELAÇÃO E REAJUSTES


Embora os ritmos biológicos sejam intrínsecos, também se adaptam às mudanças ambientais, como por exemplo, a hora do dia.

Esta correlação se deve a um fenômeno chamado de atrelagem. Por exemplo, embora os movimentos das folhas das plantas continuem, durante algum tempo, na escuridão total, outras oscilações poderão continuar indefinidamente em ambiente constante.

Se as folhas de uma planta de feijão cessarem de abrir e fechar na escuridão total, um lampejo breve de luz reiniciará os ciclos, que continuarão por vários dias na escuridão total.

Este impulso é nomeado pela palavra alemã zeitgeber, que significa, literalmente, doador de tempo. É representado, tanto para os animais como para os vegetais por um impulso luminoso, como a aurora e o ocaso.

Se este sinal ocorrer periodicamente e com uma freqüência não muito diferente do ritmo biológico, este se adaptará e ficará perfeitamente sincronizado com o sinal.

Neste caso, o relógio é atrelado à periodicidade externa. Alterando-se a fase das pulsações — por exemplo, através do fornecimento de luz e escuridão durante o dia — é possível reajustar o relógio biológico. Este ajuste, entretanto, não é instantâneo.

Se um homem viajar para um local com fuso horário diferente, seu relógio biológico se reajustará a uma proporção de duas a três horas por dia.

Por isso, são necessários dois ou três dias para uma pessoa se adaptar a uma diferença horária de seis horas.

Dentro de limites, também é possível atrelar o relógio biológico a uma extensão diária diferente das 24 horas. Ou seja, fazê-lo funcionar em ritmo diferente.

Alguns homens viveram em cavernas por longos períodos, sujeitos a períodos de luz e de escuridão alternados, mas diferente de 24 horas.

Nestas condições, descobriu-se que o sono e outras funções se adaptam a períodos diários de 24 a 27 horas, mas não além desses limites.

O mesmo é verdadeiro quando falamos sobre organismos superiores, mas as plantas podem se ajustar a períodos de 24, 8 ou 12 horas.


RITMOS DE MARÉ E RITMOS LUNARES

Os animais marinhos que vivem próximos ao litoral adaptam-se aos ritmos da maré, ou seja, suas atividades rítmicas dependem do fluxo e refluxo das marés.

As marés são causadas pela atração gravitacional da Lua e, na maioria dos locais, existem duas marés altas e duas baixas por dia lunar (o tempo entre um nascer da Lua e o próximo).

Porque o movimento de translação se faz na mesma direção da rotação da Terra, o dia lunar tem, aproximadamente, 50 minutos mais que o dia solar.

Assim, duas marés altas ocorrem com aproximadamente 12 horas e 40 minutos de intervalo.

Este é também o período dos ritmos de maré. Alguns exemplos de animais com ritmos de maré são os ermitões, que se escondem da luz na maré baixa e a procuram na maré alta.

Também as ostras abrem suas conchas e as anêmonas se expandem na maré alta.

Muitos animais, incluindo alguns peixes, aumentam o consumo de oxigênio na maré alta.

Os caranguejos chama-marés apresentam mudança de cor de acordo com a altura das marés.

Se os animais forem colocados em aquários, os ritmos de maré permaneceriam por semanas.

Apesar do novo ambiente e das novas informações sobre a natureza fornecidas aos animais, os ritmos se revelam intrínsecos.

Em alguns animais marinhos, as atividades de reprodução estão relacionadas às fases da lua, ocorrendo somente uma ou duas vezes durante o mês lunar.

A utilidade da atividade periódica é clara, pois assegura que os ovos e o esperma sejam espalhados na água ao mesmo tempo, para que a fertilização ocorra.

O ritmo é intrínseco e acredita-se que seja determinado pela pulsação produzida pela interação do ritmo circadiano de 24 horas e o ritmo de maré.

Dois períodos com estas características coincidem a intervalos de 14/15 e 29/30 dias, produzindo um ciclo lunar.

O exemplo mais conhecido e notável da coincidência dos ritmos lunares e de maré são os do Leuresthes tenuis, uma espécie de peixe-rei da Califórnia.

Durante o mês lunar, há duas marés mais altas, uma quando a Lua está na frente do Sol e outra quando está no lado oposto.

Nestas marés muito altas, o peixe-rei desova, enterrando seus ovos na areia úmida, exatamente na linha da maré.

Nas duas semanas que se seguem, os ovos se desenvolvem na areia, a salvo dos inimigos marinhos, até que outra maré muito alta os alcança.

Em segundos, os ovos eclodem e os peixes recém-nascidos nadam mar adentro.

Este método de reprodução é possível somente porque o peixe-rei adulto é capaz de detectar a hora das marés excepcionalmente altas.

O ciclo menstrual humano tem periodicidade de quatro semanas, mas não necessariamente coincide com as fases da Lua.

Porém, estudos sugerem que os ciclos menstruais podem ser lunares.

Através de um programa de iluminação artificial noturna, a menstruação pode ser fixada em uma periodicidade próxima a 29,5 dias, ou um mês lunar.

Nos homens, a excreção urinária de cetosteróides, um hormônio sexual masculino, também acusa periodicidade de quatro semanas.


PERIODICIDADES LONGAS

Explicar os ritmos biológicos com períodos mais longos que um mês através de flutuações bioquímicas que, aparentemente, são responsáveis pelos ritmos circadianos é difícil porque o mecanismo que produz os ritmos biológicos longos ainda não é conhecido.

Entre os ciclos longos, as periodicidades anuais são as óbvias.

Se árvores de zonas temperadas fossem transplantadas para os trópicos, elas continuariam a exibir um ciclo anual de florescimento, brotação, crescimento e queda das folhas.

Entretanto, eventualmente, os períodos começam a variar e a sincronização é perdida.

Não somente árvores diferentes, mas também galhos diferentes da mesma árvore poderão apresentar fases diferentes do ciclo biológico. Nos trópicos, onde as condições são praticamente constantes durante o ano todo, é comum que as plantas e animais nativos exibam periodicidades diferentes de 12 meses. O florescimento pode ocorrer a cada oito ou 18 meses.

Uma periodicidade de 12 meses é uma adaptação às condições da zona temperada.

IMPORTÂNCIA DOS RELÓGIOS BIOLÓGICOS

O relógio biológico é útil para um organismo por permitir que este organismo se ajuste às suas atividades e às mudanças periódicas do ambiente.

Um caranguejo que evita a luz durante a maré baixa procurará abrigo, evitando as gaivotas e outros predadores que caçam nas áreas expostas.

O sentido do tempo das abelhas permite que elas coordenem os vôos para o momento de abertura das flores das quais se alimentam.

Da mesma forma, um ritmo diurno diz aos animais que vivem em águas profundas quando é noite e quando devem se dirigir para a superfície, onde o alimento é mais abundante.

Os relógios biológicos são usados por muitos animais para se orientarem por métodos astronômicos.

É possível, pela hora e posição de um astro, distinguir os pontos cardeais.

Por exemplo, ao meio-dia a posição do Sol indicará o sul.

Em outros momentos, para encontrar o sul é necessário corrigir a posição do Sol por um determinado ângulo, de acordo com o local em que se está.

Muitos animais utilizando seus relógios biológicos, são capazes de fazer esta correção. Entre estes animais figuram pássaros, peixes e vários insetos.

Não há dúvida que alguns pássaros migratórios são capazes de feitos extraordinários de navegação como, por exemplo, achar seu caminho até uma pequena e distante ilha no oceano.

Foi sugerido que eles utilizam seus relógios biológicos não somente para distinguir as direções, mas também para determinar as localizações geográficas.

A navegação animal não é privilégio dos pássaros. As focas, baleias, peixes e até borboletas, como a monarca, fazem longas migrações.

APLICAÇÕES PRÁTICAS


O crescimento e o florescimento das plantas são governados pela interação de ritmos biológicos intrínsecos e pelas variações dos fatores ambientais.

Assim, estes ritmos são muito importantes para a agricultura. O florescimento é determinado, principalmente, pelos períodos de luz e escuridão em certos estágios do crescimento das plantas.

O conhecimento destes fatores nos ajuda a selecionar plantas adequadas para as várias latitudes e condições climáticas e para compreender a reprodução das plantas.

Foram feitas várias tentativas para alterar os ritmos biológicos das plantas. Flores são exportadas de Israel para a Europa.

Portanto, é desejável que o florescimento ocorra quando a demanda é maior. Sujeitando as plantas à combinação adequada de temperaturas variadas, o tempo do florescimento pode ser alterado.

Assim, a estrela de Belém (Ornithogalum arabicum) que floresce normalmente em março, pode ser forçada a florescer em dezembro. Com a popularização do transporte aéreo, o fenômeno da dessincronização tornou-se familiar.

Um viajante em um avião a jato, que passa rapidamente pelas faixas de longitude, pode sofrer de jet lag, um tipo de fatiga experimentado quando há necessidade de ajuste a um fuso horário diferente.

Uma dessincronização similar ocorre entre as pessoas que mudam de um horário de trabalho para outro.

A maioria dos efeitos indesejáveis deve-se ao fato de o homem ter não somente um, mas muitos relógios biológicos.

Este fato não se evidencia porque todos estes relógios são atrelados ao ciclo circadiano. Porém, quando os fusos mudam, os vários relógios são reajustados em horários diferentes.

Como resultado, o sono, a temperatura corporal, a eliminação de potássio e várias outras funções levam um tempo diferente para aceitar o novo horário.

Durante o tempo de ajustamento, as várias funções ficam defasadas umas das outras.

Há provas crescentes de que longos períodos de dessincronização — como os que ocorrem quando os horários são repetidamente mudados, em decorrência de vários vôos entre zonas de fuso horário diferentes — possam ser prejudiciais.

Entretanto, a extensão dos danos não está definida. Quando este tipo de atividade não pode ser evitada, estudos demonstram que é possível minimizar os efeitos da dessincronização através do controle das proporções de sua ocorrência.

Essas descobertas podem ser importantes em situações como vôos espaciais demorados e ocupação de bases lunares Os ritmos biológicos também têm conseqüências médicas, embora ainda inexploradas. Sabe-se que a suscetibilidade a variadas influências muda de acordo com o período do dia.

Por exemplo, se uma toxina bacteriana for injetada em ratos, será necessária uma dose letal maior à meia-noite que ao meio-dia.

A suscetibilidade dos ratos a outros agentes, como o álcool e os raios X, também mudam. Os homens demonstram as mesmas variações de suscetibilidade, embora a fase seja revertida: nossa vitalidade é menor à meia-noite. Por exemplo, mortes após cirurgias ocorrem três vezes mais à noite do que durante o dia.

Isto está relacionado com a variação da temperatura corporal que, nos seres humanos, é maior durante o dia.

No rato é maior durante a noite. Tais observações sugerem que os medicamentos devem ser acoplados ao relógio biológico.

Alguns trabalhos nessa linha já foram realizados. A dificuldade atual é que os relógios biológicos no homem, especialmente daqueles em estado debilitado, não são suficientemente compreendidos.

É sabido que, em muitas doenças, do câncer à epilepsia, os relógios biológicos tornam-se desorganizados.

Até atingirmos a perfeita compreensão das variações, as aplicações práticas não serão possíveis.

Em muitos casos, a falta de sincronia pode ser não um sintoma de uma doença, mas uma parte da doença em si.


Leia também:
Metabolismo
Corpo Humano

Leia também! Assuntos relevantes