¿Por qué dormimos de noche? El reloj que llevas dentro

El 16 de julio de 1962, Michel Siffre, un geólogo francés de 23 años, bajó a una cueva de los Alpes sin reloj. Se quedó a 130 metros de profundidad, junto a un glaciar subterráneo, con una bombilla y sin luz del sol. Cada vez que despertaba, comía o se iba a dormir llamaba a su equipo en la superficie, que no podía llamarlo a él. Cuando le avisaron que el experimento había terminado, creía que era 20 de agosto. Era 14 de septiembre.

Había perdido la cuenta de 25 días, pero su cuerpo no perdió el ritmo: siguió durmiendo y despertando en ciclos de unas 24 horas y media. Lo que le falló fue la memoria. Contó después que olvidaba lo que había hecho uno o dos días antes, y que en la oscuridad todo parecía un solo día largo.

Esta pregunta me la hizo OlgaLú, desde Colombia, después de leer por qué el cielo de noche es negro:

¿Por qué estamos biológicamente programados para dormir de noche?

Creo que conviene separar dos preguntas: cómo lo hace el cuerpo, y por qué terminamos con este horario y no con otro. La primera tiene buenas respuestas. La segunda, bastante menos.

¿Tenemos de verdad un reloj dentro?

Sí. Tenemos un reloj biológico que sigue funcionando sin ver el sol, y la primera pista salió de una planta. En 1729, el astrónomo francés Jean-Jacques d'Ortous de Mairan metió en un armario oscuro una planta, probablemente una mimosa, y esta siguió levantando las hojas de día y bajándolas de noche. Su amigo Marchant, que publicó el resultado, escribió que parecía sentir el sol sin estar expuesta a él. De Mairan no descartó los cambios de temperatura, así que no era una prueba definitiva, pero abrió la pregunta.

A ese ciclo interno se le llama ritmo circadiano, del latín circa diem, «alrededor de un día». El «alrededor» importa. En 1999, un equipo de Harvard dirigido por Charles Czeisler midió el reloj humano con la luz muy controlada y encontró un ciclo promedio de 24,18 horas: 24 horas y 11 minutos. Los estudios de aislamiento anteriores daban cerca de 25 horas, porque sus voluntarios recibían luz suficiente para alterar la medida. Las 24 horas y media de Siffre, con su bombilla, probablemente tampoco son una medida limpia.

Piensa en un reloj de pared que se atrasa unos 11 minutos al día. Sin corrección, en unas semanas marcaría cualquier cosa. Esa corrección la hace la luz, a diario: según la hora a la que te llega, adelanta o atrasa el reloj. Además de las células con las que ves, en la retina hay un grupo muy pequeño, cerca del 1 % de las que mandan señales al cerebro, con su propio pigmento sensible a la luz, la melanopsina. Su trabajo es informar cuánta luz hay.

Ese dato llega a unas 20.000 neuronas llamadas núcleo supraquiasmático, justo encima de donde se cruzan los nervios ópticos. Es el reloj central del cuerpo. En 1972, dos equipos independientes vieron que, al dañarlo en ratas, sus ritmos diarios desaparecían.

¿Cómo funciona un reloj hecho de moléculas?

Con una proteína que se apaga a sí misma, tarde. Imagina una ducha con el calentador lejos. Abres la llave, no sale caliente y la abres más. Cuando el agua por fin llega, quema. La cierras, pero el agua fría tarda en llegar y sigues quemándote; luego se enfría de más, y vuelta a empezar. Para un físico, esa es una receta clásica de oscilador: una corrección que llega tarde.

Usando moscas de la fruta, Jeffrey Hall, Michael Rosbash y Michael Young encontraron algo parecido en las células. Un gen, period, fabrica una proteína llamada PER. Según la explicación del Premio Nobel de 2017, en la mosca PER se acumula durante la noche y se degrada durante el día. Cuando llega al núcleo de la célula, apaga el mismo gen que la fabrica. Sin gen activo, la proteína se va acabando, y entonces el gen vuelve a encenderse.

La demora de la ducha aquí es el tiempo que tarda la proteína en fabricarse y llegar al núcleo. Young encontró otros genes, como timeless y doubletime, que ayudan a transportarla y a retrasar su acumulación, y así el ciclo se acerca a las 24 horas. El Nobel señaló que los mismos principios operan en las células de otros organismos, incluidos los humanos.

Como conté al explicar qué es un reloj nuclear, todo reloj necesita algo que se repita con un ritmo regular. Aquí es esa proteína, y su utilidad es que el cuerpo puede prepararse antes de que amanezca, no después. Falta lo que preguntaba OlgaLú: cómo se convierte la hora en sueño.

¿Cómo se convierte la hora en sueño?

Se combinan dos procesos, y el reloj cambia de función según la hora: de día ayuda a seguir despierto y, hacia el final de la noche, a seguir dormido.

En 1982, Alexander Borbély, de la Universidad de Zúrich, propuso el modelo de dos procesos. Uno es la presión de sueño: mientras estás despierto, algo se acumula y te pide dormir, y se descarga durmiendo. Hoy se sabe que parte de esa señal es una molécula llamada adenosina. La cafeína funciona, en buena medida, porque ocupa los receptores de la adenosina sin activarlos: no te quita la presión, te impide sentirla. El otro proceso es el reloj.

Piensa en agua que sube contra una puerta, con alguien que la empuja desde el otro lado. El agua es la presión de sueño, y sube todo el día. El reloj empuja cada vez más fuerte, con un máximo poco antes de tu hora habitual de acostarte. Los investigadores llaman a ese rato «zona prohibida para el sueño», y por eso puede costarte dormir justo cuando llevas más horas despierto. Después, el empuje cae y el agua pasa.

Pero el agua se va acabando durante la noche, y hacia el final ya no alcanzaría para mantenerte dormido. Ahí el reloj cambia de lado y ayuda a sostener el sueño. En 1994, Derk-Jan Dijk y Czeisler separaron los dos procesos en ocho hombres aislados durante más de un mes, y encontraron que los dos aportan más o menos lo mismo a que el sueño sea continuo. Llamaron «paradójico» a ese horario, y se entiende: cada uno compensa al otro justo cuando este se debilita.

Los experimentos que quitan el reloj no dan una respuesta única. En monos ardilla mantenidos con luz constante, Dale Edgar, William Dement y Charles Fuller encontraron en 1993 que, sin el núcleo supraquiasmático, dormían cuatro horas más al día, y sus ratos despiertos se hacían unas 15 veces más cortos. En ratas, la misma lesión desordena el sueño, pero no cambia su total. Una revisión de 2005 concluyó que en roedores y humanos el reloj promueve tanto la vigilia como el sueño, en fases distintas del ciclo.

¿Por qué de noche y no de día?

Porque somos una especie diurna, pero eso solo cambia la pregunta, y no tiene una respuesta cerrada. Lo que sí está claro es que no basta con tener el reloj: las ratas tienen uno parecido y duermen de día.

El núcleo supraquiasmático dispara más de día tanto en ratones y ratas, que son nocturnos, como en el ratón rayado africano, que vive de día. La melatonina, la que se suele llamar «hormona del sueño», sube de noche en especies diurnas y nocturnas. En nosotros favorece el sueño, pero en roedores nocturnos se la ha asociado con la vigilia. Por eso, para mí, es más exacto leerla como una señal de que está oscuro, y cada especie hace algo distinto con ese dato.

Piensa en el mismo reloj de pared en la casa de una maestra y en la de un vigilante nocturno. A las once de la noche marca igual en las dos casas, pero una se acuesta y el otro sale a trabajar. En los animales, lo que cambia estaría sobre todo en los circuitos que reciben la señal del reloj. No es toda la historia: el ratón rayado tiene además neuronas con una especie de freno que no aparece en el ratón común. Un comentario de 2021 en eLife admite que no está claro qué mecanismos invierten el horario.

¿Y por qué nos tocó el turno de día? En 2017, un equipo de la Universidad de Tel Aviv y el University College de Londres reconstruyó los horarios de 2.415 especies de mamíferos, y el ancestro común resultó probablemente nocturno. Se suele proponer que vivían de noche para esquivar a los dinosaurios, aunque la evidencia sigue siendo indirecta. Entre los primeros en vivir estrictamente de día estuvieron los antepasados de los monos y de nosotros, hace entre 52 y 33 millones de años.

Por qué se quedaron en el día es menos seguro. Una hipótesis apunta a la vista, con el color y la visión fina para encontrar fruta entre las hojas, pero me parece prudente tratarla como eso, porque los especialistas todavía discuten si los primeros primates eran diurnos.

Tampoco estamos hechos para dormir al ponerse el sol. En 2015, Gandhi Yetish y sus colegas midieron el sueño de tres pueblos sin electricidad: los tsimane de Bolivia, los hadza de Tanzania y los san de Namibia. Se dormían en promedio 3,3 horas después del atardecer, y su sueño coincidía con las horas en que baja la temperatura.

¿Qué le pasa al sueño cuando cambia la luz?

Se mueve, aunque no siempre está claro si se mueve el reloj o solo la hora de acostarse. En el Chaco argentino, Horacio de la Iglesia, de la Universidad de Washington, y sus colegas compararon dos comunidades toba/qom del mismo origen, una con electricidad y otra sin ella. Quienes tenían luz eléctrica se acostaban más tarde y dormían cerca de 40 minutos menos en verano y una hora menos en invierno. En verano, las dos comunidades se levantaban a la misma hora. Es una comparación, no un experimento controlado, y el estudio no midió si el reloj mismo se había corrido.

El mismo grupo encontró después algo más raro. Con 98 personas de tres comunidades toba/qom de Formosa, vieron que el sueño cambiaba con la Luna: de tres a cinco noches antes de la luna llena se acostaban más tarde y dormían menos, con diferencias de 46 a 58 minutos a lo largo del ciclo. Lo mismo aparecía en 464 estudiantes de Seattle. Los autores sospechan una adaptación a la luz de la Luna al anochecer, pero el mecanismo no está probado, y el tema sigue discutido.

El jet lag es el caso extremo: cruzas un océano en horas, y el reloj tarda días en alcanzarte. En la Universidad Nacional de Quilmes, Patricia Agostino, Santiago Plano y Diego Golombek estudiaron en 2007 una de las vías químicas con las que la luz adelanta el reloj. Con sildenafil, el principio activo del Viagra, que actúa sobre esa vía, unos hámsteres se adaptaban a un cambio de seis horas en cerca de la mitad del tiempo. Solo funcionó en el equivalente a viajar hacia el este, y les valió un Ig Nobel.

¿Para qué dormimos, entonces?

Esa pregunta sigue abierta. Sabemos bastante sobre cuándo dormimos y mucho menos sobre para qué.

En 2017, un equipo de Caltech encontró un estado parecido al sueño en la medusa Cassiopea, que no tiene cerebro: si la molestaban de noche, al día siguiente estaba un 17 % menos activa. Hay quien exige más pruebas para llamarlo sueño, pero sugiere que dormir quizá no empezó en el cerebro.

Una de las explicaciones más populares es que el cerebro se limpia de noche, y en 2024 quedó en discusión. Un equipo del Imperial College de Londres midió en ratones cómo se elimina una sustancia del cerebro, y encontró que el proceso era más lento durante el sueño y bajo anestesia, lo contrario de lo que se venía afirmando. Otros investigadores cuestionan su método, y el debate no está cerrado.

La respuesta para OlgaLú

Cómo lo hace el cuerpo: un reloj que la luz corrige a diario y una presión de sueño que crece mientras estás despierto, sincronizados de forma que cada uno cubre al otro. Por qué de noche: porque nuestros antepasados se pasaron al día hace decenas de millones de años, por razones que todavía se discuten.

Siffre volvió a bajar en 1972, y pasó 205 días en una cueva de Texas. Murió en 2024, a los 85 años. Su plan original, en 1962, era estudiar aquel glaciar.