Gli animali possiedono orologi circadiani, o oscillatori di 24 ore, per regolare il comportamento quotidiano. Questi in genere prendono spunto dal cambiamento periodico della luce solare e dell'oscurità. Tuttavia, molti animali sono anche esposti al chiaro di luna, che si ripresenta con una periodicità di circa 25 ore.

I laboratori di Florian Raible presso i Max Perutz Labs, una joint venture tra l'Università di Vienna e l'Università di Medicina di Vienna, e Kristin Tessmar-Raible (Max Perutz Labs, Alfred Wegener Institute, Università di Oldenburg) hanno ora scoperto che il chiaro di luna si adatta l'orologio giornaliero dei vermi marini, che li aiuta a regolare il ciclo riproduttivo a determinate ore durante la notte. Lo studio, pubblicato negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , fornisce una spiegazione del fenomeno per cui gli orologi giornalieri dalle mosche all'uomo possono mostrare tempi di esecuzione in plastica.

Per produrre la prossima generazione, il verme marino Platynereis dumerilii rilascia le sue uova e lo sperma liberamente nell'acqua di mare aperta. La corretta tempistica dei loro cicli riproduttivi è quindi fondamentale per la sopravvivenza della specie. Era già noto che i vermi delle setole programmano la loro riproduzione a pochi giorni del mese. Ora, i ricercatori hanno scoperto che si sincronizzano anche con ore molto specifiche durante ogni notte. "Mostriamo che il chiaro di luna determina quando, precisamente, durante la notte i vermi iniziano il loro comportamento riproduttivo, che è sempre durante la parte più buia della notte", spiega il primo autore Martin Zurl. Piuttosto che fungere da stimolo diretto per lo sciame, il chiaro di luna cambia la durata del periodo dell'orologio circadiano. In natura, l'ora del chiaro di luna cambia ogni giorno di circa 50 minuti. La plasticità dell'orologio consente ai vermi di tenere conto di questi cambiamenti.

Gli scienziati hanno collaborato con i laboratori di Robert Lucas presso l'Università di Manchester (Regno Unito) ed Eva Wolf presso l'Istituto di Biologia Molecolare di Mainz e l'Università di Mainz (Germania) per caratterizzare i recettori della luce coinvolti in questo processo. Hanno identificato che le funzioni combinatorie di un'opsina, strettamente correlata al fotorecettore circadiano dei mammiferi melanopsina, e un criptocromo decodificano in modo differenziale il sole e la luce lunare per regolare l'orologio giornaliero di plastica. In una collaborazione con il laboratorio di Charlotte Helfrich-Förster presso l'Università di Würzburg (Germania), i ricercatori hanno dimostrato che la decodifica specifica del chiaro di luna è rilevante anche per gli orologi giornalieri di altre specie.

L'impatto dell'intensità della luce sulla durata del periodo dell'orologio circadiano è stato documentato per decenni per vari organismi in condizioni di laboratorio artificiale. Tuttavia, la rilevanza fisiologica di queste osservazioni non è stata chiara. "Il nostro lavoro rivela che c'è un significato ecologico dietro l'osservazione che l'orologio circadiano di un individuo può funzionare a velocità diverse", spiega Kristin Tessmar-Raible. Da notare che anche gli esseri umani mostrano una tale plasticità circadiana. Ad esempio, i pazienti con disturbo bipolare mostrano periodi circalunidiani enigmatici (cioè 24,8 ore) correlati ai loro cambi di umore. Gli scienziati sperano che il loro lavoro aiuterà a comprendere l'origine e le conseguenze della plasticità del timer biologico, nonché la sua interazione con i segnali temporali naturali.