Ritmos biológicos

As atividades que mantém ritmos são observadas nas plantas e nos animais. Por exemplo, as plantas realizam fotossíntese durante o dia, o que representa uma atividade diária vinculada à presença de luz, mas o período de luminosidade do dia varia durante o ano, devido à influência sazonal das estações. Ao relatar a influência das estações, deve-se salientar que há variações na temperatura e no nível das marés, ao longo das diferentes estações, o que também exerce efeito sobre o comportamento das plantas e animais.

Por outro lado, o ciclo lunar altera o comportamento das marés e alguns animais marinhos apresentam ritmos biológicos que acompanham estas alterações. Muitos animais restringem suas atividades a algum período do dia. Os roedores, por exemplo, utilizam o período noturno para se alimentar, assim como a fase larval de algumas espécies de mariposas. Desse modo, a periodicidade dos ritmos varia para as diferentes atividades e organismos podendo ser curta (1 a 2 milessegundos para marcador neuronal) ou apresentando períodos de tempo maior com os observados para o ciclo das marés (12,4 h), ciclo circadiano (24 h), ciclo lunar (29,5 dias) e ciclo anual (365 dias).

Os diferentes ritmos biológicos podem ser classificados em circadianos, ultradianos e infradianos. Os ciclos circadianos são os ritmos que correspondem a um período de ± 24 h no qual a influência rítmica está relacionada principalmente com o período claro/escuro. O ciclo ultradiano representa período de 20 h ou mais de um ciclo a cada 24 h, como é observado no ciclo celular (1 ciclo a cada 20 minutos), no batimento cardíaco (1 ciclo por segundo), ou para as ondas cerebrais (1 ciclo a cada 0,1 segundo). O ciclo infradiano corresponde os ciclos mais longos, com período de tempo superior a 28 h, como é observado no ciclo estral (1 ciclo entre 4 a 5 dias) e o ciclo menstrual (1 ciclo a cada 28 dias).

Nas aves e mamíferos, o relógio biológico reside em um pequeno núcleo do hipotálamo chamado supra-quiasmático. E nos mamíferos, a glândula pineal também está envolvida com a ritmicidade circadiana. Como a produção de melatonina, hormônio sintetizado pela glândula pineal, é inibida pela luz ambiente, esta glândula passa a ser uma estrutura intermediária entre o ciclo claro/escuro. O tempo de duração do período noturno é determinado pela melatonina, que poderia ser base referencial para os ritmos circadianos e sazonais.

As alterações do ciclo circadiano relacionadas com a temperatura do corpo é motivo de avaliação nas aves e mamíferos. A temperatura corpórea dos humanos com peso entre 50 a 80 kg varia durante o dia em 0,6 °C. Para pequenos mamíferos, como o beija-flor e o musaranho, essa flutuação na temperatura diária pode chegar a 20 °C, o que provavelmente está relacionado com o estado de torpor destes animais. O padrão diário da temperatura corpórea de muitos mamíferos e aves segue o ciclo de luz.

Tanto o ciclo da temperatura quanto o ciclo correspondente à taxa metabólica não podem ser alterados pela inversão dos períodos claro/escuro, pois se todas as variações luminosas forem suprimidas e se os animais forem mantidos sob uma luz uniforme e contínua, as variações da temperatura continuarão em sincronia. Isso é denominado de período de funcionamento independente, sendo considerado um ciclo endógeno por persistir na ausência do estímulo externo. Na ausência do estímulo externo ou em livre curso a frequência da duração do ciclo ultrapassa as 24hs.

Alguns exemplos do ciclo circadiano endógeno são: o ritmo de ovoposição, o ritmo de liberação de feromônio nos insetos, o ritmo da excreção urinária no homem, e o ritmo metabólico para um grupo de espécies variadas. Por outro lado, os ritmos que necessitam de estímulo externo constante para serem mantidos são considerados ciclos exógenos.

Os fatores ambientais que regulam o relógio biológico aos ciclos ambientais são denominados Zeitgeber (do alemão Zeit, tempo e geber, doador) ou sincronizadores externos. O sincronizador circadiano endógeno mais conhecido é o ciclo diário de luz. Os animais utilizam os sinais da luz para sincronizar seus ritmos com o ciclo ambiental, pois na natureza a troca e a intensidade da iluminação são os indicadores mais eficientes sobre a hora do dia.

Para muitas espécies de aves e mamíferos, o prolongamento da claridade com o encurtamento do período noturno representa o sinal para o início da reprodução. A temperatura é outro fator que oscila durante o dia, acompanhando a intensidade luminosa. Os ritmos lunares e anuais assim como os diários persistem de forma endógena no organismo, mesmo na ausência dos sinais ambientais.

Desse modo, percebemos que o principal fator que rege o nosso relógio biológico é o ciclo claro/escuro, cujo indicador é a melatonina.