Gli scienziati dell'Istituto di bioingegneria dell'EPFL hanno scoperto che l'orologio circadiano e il ciclo cellulare sono, infatti, sincronizzato.

Niente in biologia è statico; tutto è fluido, dinamico e in continuo movimento. Spesso, questo movimento avviene secondo schemi ripetuti:regolari, cicli misurabili che ticchettano proprio come "orologi".

Due dei più importanti di questi cicli sono l'orologio circadiano, che regola il ritmo sonno/veglia, e il ciclo cellulare, che regola la crescita, vita e morte di quasi tutte le cellule del corpo. Considerando cose come le anomalie del sonno, cancro, invecchiamento e altri problemi correlati, non è difficile capire perché entrambi questi cicli abbiano riscosso un enorme interesse da parte dei ricercatori.

Una delle grandi domande sul campo è stata quella della sincronizzazione, un fenomeno osservato per la prima volta dal fisico e orologiaio olandese Christian Huygens. In sincronizzazione, i ritmi (fasi) di due oscillatori coincidono in sincronia.

Naturalmente, l'orologio circadiano riprende un ritmo quotidiano, ma si scopre che anche il ciclo cellulare in molti sistemi comporta una scala temporale simile. Inoltre, ci sono alcune prove che suggeriscono che entrambi gli orologi potrebbero effettivamente influenzarsi a vicenda.

Ora, gli scienziati del laboratorio di Felix Naef hanno scoperto che gli orologi circadiani e del ciclo cellulare sono effettivamente sincronizzati. Lo studio rivoluzionario è pubblicato in Fisica della natura , ed è anche presente nella sezione Notizie e opinioni della rivista.

Per realizzare lo studio, gli scienziati hanno sviluppato una metodologia di "piccoli dati" per costruire e identificare un modello matematico degli orologi accoppiati da filmati time-lapse di migliaia di singole cellule di topi e umani.

Il modello ha permesso loro di prevedere e misurare gli sfasamenti quando i due orologi erano sincronizzati in uno schema 1:1 e 1:2, e poi guarda come il rumore di sistema influenza questa sincronizzazione. Finalmente, i ricercatori hanno anche studiato come potrebbe essere modellato in modo randomizzato ("stocasticamente"), che catturerebbe meglio ciò che accade nelle celle reali.

La sincronizzazione è risultata anche notevolmente robusta contro i cambiamenti di temperatura, che è noto per influenzare l'orologio del ciclo cellulare, modificando il ritmo delle divisioni cellulari. Il team ha scoperto che questa sincronizzazione del ciclo cellulare circadiano è comune a diverse specie, tra cui l'uomo, suggerendo un meccanismo biologico fondamentale dietro di esso.

"Questa interazione potrebbe svolgere un ruolo fisiologico, " dice Felix Naef. "Può spiegare perché i diversi tessuti del corpo hanno i loro orologi impostati in tempi leggermente diversi, un po' come gli orologi da parete con fuso orario mondiale in un aeroporto."

Le implicazioni dello studio sono significative, e Natura 's News &Views lo descrive come "un nuovo capitolo nella storia di come i meccanismi di accoppiamento non lineare possano essere di fondamentale importanza per la nostra comprensione dei sistemi viventi".