Durante décadas, la cuestión parecía clara: la luz regula el reloj biológico del cuerpo. Por la mañana, la luz solar incide en la retina, el cerebro deja de producir melatonina y el cuerpo pasa a un estado de vigilia. Por la noche, la intensidad de la luz disminuye, aparece la somnolencia y el reloj biológico prepara al cuerpo para el sueño y la recuperación. Este modelo ha marcado la cronobiología moderna desde la década de 1970 y sigue siendo la base de la investigación sobre el sueño hasta el día de hoy. Sin embargo, en los últimos años, el panorama ha comenzado a cambiar. Los investigadores han ido descubriendo cada vez más pruebas de que el tiempo biológico se organiza de forma mucho más compleja de lo que se suponía anteriormente. No es solo la luz la que influye en los ritmos circadianos humanos. La alimentación, el ejercicio, la temperatura y la actividad social también interfieren en el sistema de sincronización del cuerpo, que está finamente ajustado. Ahora entra en juego otro factor, uno que durante mucho tiempo se ha pasado por alto en gran medida: el oxígeno.

Por ello, un estudio de 2025 está despertando un interés inusualmente elevado entre los expertos. Los científicos pudieron demostrar que incluso una reducción moderada de los niveles de oxígeno durante la noche altera de forma apreciable la liberación de la hormona del sueño, la melatonina. Los relojes biológicos de los participantes se adelantaron —sin terapia de luz, medicación ni privación del sueño—. Lo único que se había modificado era el aire que respiraban. La idea de que el propio oxígeno pueda actuar como un reloj biológico podría cambiar radicalmente nuestra comprensión de la percepción humana del tiempo.

Por qué la cronobiología está al borde de una posible revolución

El organismo humano no funciona de forma continua y uniforme. Casi todas las funciones corporales siguen fluctuaciones rítmicas. Los niveles hormonales suben y bajan a horas específicas del día; la temperatura corporal y la presión arterial varían a lo largo del día; incluso las células inmunitarias y las enzimas metabólicas funcionan según horarios biológicos fijos.

En el centro de estos procesos se encuentra el denominado núcleo supraquiasmático, una pequeña región situada en el hipotálamo del cerebro. Funciona como centro de control central de los ritmos circadianos. Durante mucho tiempo, se consideró principalmente como el receptor de luz del cuerpo. De hecho, las células especializadas de la retina son extremadamente sensibles a la luz del día y envían señales directamente a este centro. Pero ahora sabemos que el tiempo biológico no se origina únicamente en el cerebro. Casi todas las células del cuerpo tienen sus propios «relojes» moleculares. Estos relojes celulares deben estar constantemente sincronizados. Y es precisamente aquí donde entra en juego la nueva importancia del oxígeno.

Y es que el oxígeno no es simplemente una sustancia química utilizada para la producción de energía. Para el organismo, es también una señal ambiental constante. Cualquier cambio en la disponibilidad de oxígeno obliga al cuerpo a adaptarse. Desde una perspectiva evolutiva, esto fue vital para la supervivencia a lo largo de millones de años. La pregunta crucial, por lo tanto, es: ¿podría el cuerpo humano interpretar las fluctuaciones del oxígeno de forma similar a los cambios de luz?

El sorprendente efecto de la hipoxia nocturna

Los investigadores responsables del estudio, publicado en 2025, examinaron a participantes sanos en condiciones de laboratorio estrictamente controladas. Los participantes pasaron varias horas en un entorno con niveles reducidos de oxígeno. Las condiciones se correspondían aproximadamente con el aire a una altitud de 2.400 metros o con el nivel de presión en las cabinas de los aviones modernos. El cambio fue moderado. Nadie sufrió una falta de oxígeno peligrosa. Sin embargo, el cuerpo reaccionó con mucha más sensibilidad de lo esperado.

La producción de melatonina comenzó antes de lo habitual en condiciones normales. El reloj biológico del cuerpo se desplazó de forma apreciable. Aunque el efecto duró solo unos minutos, ahí radica precisamente su importancia científica. Los sistemas circadianos responden con extrema sensibilidad a los estímulos externos. Incluso pequeños desplazamientos temporales pueden influir a largo plazo en la calidad del sueño, el metabolismo y el rendimiento. Lo que resultó especialmente destacable fue que el efecto se produjo independientemente de la señal luminosa clásica. Al parecer, el cerebro recibió así información adicional sobre el estado fisiológico del organismo.

Los investigadores sospechan que los sensores de oxígeno interactúan directamente con los genes del reloj molecular. En el centro de este proceso se encuentra una proteína llamada HIF-1α, un regulador clave de la respuesta celular a la hipoxia. Cuando disminuye la disponibilidad de oxígeno, este sistema activa numerosos procesos adaptativos en el organismo. Al parecer, también influye al mismo tiempo en los mecanismos del ritmo circadiano. Esto dibuja un panorama fascinante: es posible que el reloj interno no solo detecte la intensidad luminosa del entorno, sino también en qué medida el ambiente resulta «respirable».

Una antigua conexión evolutiva

La idea de que el oxígeno pueda actuar como un reloj biológico parece inusual a primera vista. Sin embargo, desde una perspectiva evolutiva, tiene mucho sentido. Durante gran parte de la historia de la Tierra, el oxígeno no fue un factor ambiental estable. La atmósfera de la Tierra primitiva contenía una cantidad significativamente menor de oxígeno libre que la actual, e incluso tras el denominado «Gran Evento de Oxigenación», ocurrido hace unos 2.400 millones de años, los niveles de oxígeno fluctuaban considerablemente en función de la región y el clima. Para los primeros organismos, esto suponía una presión constante para adaptarse. La producción de energía siempre estaba ligada a la disponibilidad de oxígeno. Los organismos que podían adaptar de forma flexible su metabolismo, actividad y regeneración a las condiciones ambientales cambiantes tenían ventajas evolutivas.

Es precisamente aquí donde podría haber surgido la conexión entre la regulación del oxígeno y el tiempo biológico. Es probable que los ritmos circadianos evolucionaran no solo para adaptarse a la luz y la oscuridad, sino también como mecanismo de protección frente al estrés metabólico. Durante el día, la temperatura, la actividad y el consumo de energía de muchos organismos aumentan. Al mismo tiempo, cambian la demanda de oxígeno de las células y el estrés oxidativo. Por la noche, los procesos de reparación y regeneración pasan a primer plano. Por lo tanto, el organismo tuvo que aprender a coordinar el equilibrio energético y la protección celular con una sincronización precisa. Las investigaciones actuales demuestran que estos mismos sistemas están estrechamente entrelazados a nivel molecular.

En este contexto, reviste especial importancia la denominada vía de señalización HIF («factor inducible por hipoxia»). Las proteínas HIF actúan como sensores centrales de oxígeno de la célula. Cuando disminuye la disponibilidad de oxígeno, la HIF-1α activa numerosos genes que adaptan el metabolismo, promueven la formación de glóbulos rojos o modifican los procesos energéticos. Sorprendentemente, este sistema interactúa directamente con genes del reloj circadiano como CLOCK, BMAL1 y PER. Esto crea una especie de diálogo molecular entre la medición del tiempo y la regulación del oxígeno. Los experimentos con animales ya han demostrado que las fluctuaciones en los niveles de oxígeno pueden influir en los ritmos circadianos. En ratones, las condiciones hipóxicas alteran los patrones de sueño, la temperatura corporal y los ciclos de actividad. Los estudios con moscas de la fruta también han demostrado que los genes del reloj son sensibles al estrés metabólico. Incluso los cultivos celulares aislados muestran cambios en sus ritmos moleculares internos cuando se alteran los niveles de oxígeno.

Por ello, algunos investigadores hablan ahora de un «lenguaje metabólico» común del organismo. Según esta perspectiva, la medición del tiempo y el equilibrio energético no son sistemas separados, sino que están profundamente entrelazados. Es posible que el reloj interno no solo registre las condiciones de luz externas, sino que también supervise continuamente el estado energético del cuerpo. Esto explicaría por qué las alteraciones circadianas suelen estar asociadas a enfermedades metabólicas. La diabetes, la obesidad y la inflamación crónica suelen presentarse junto con cambios en el suministro de oxígeno a nivel celular. La apnea del sueño, que implica descensos nocturnos en los niveles de oxígeno, también suele ir acompañada de alteraciones en los ritmos circadianos.

En este contexto, el estudio en humanos de 2025 cobra especial relevancia. Por primera vez, aporta pruebas de que estos mecanismos evolutivamente antiguos no solo existen en modelos animales o cultivos celulares, sino que también pueden tener efectos directamente medibles sobre el reloj interno del cuerpo en los seres humanos. De confirmarse esto, ampliaría de manera fundamental nuestra comprensión de la cronobiología. El reloj biológico no sería entonces un mero marcapasos controlado por la luz en el cerebro, sino parte de un sistema evolutivo integral para sincronizar la energía, el metabolismo y las condiciones ambientales. El cuerpo humano no solo «vería» el tiempo, sino que posiblemente también lo «respiraría».

Qué podría significar esto para el sueño y la salud

Si se confirma la hipótesis, tendría enormes implicaciones prácticas. La sociedad moderna vive cada vez más desincronizada con su reloj biológico. Millones de personas trabajan por la noche, duermen de forma irregular o pasan sus días bajo luz artificial. Las consecuencias están ya bien documentadas: los trastornos del sueño, la depresión, las enfermedades cardiovasculares, la diabetes y la inflamación crónica se producen con una frecuencia significativamente mayor cuando se alteran los ritmos circadianos. Hasta ahora, la medicina ha intentado contrarrestar esto principalmente con fototerapia o suplementos de melatonina. Pero estos métodos tienen una eficacia limitada.

Una nueva investigación abre una perspectiva radicalmente diferente: tal vez el reloj interno del cuerpo también pueda sincronizarse a través del metabolismo. En el futuro, podrían utilizarse estímulos controlados de oxígeno para modificar de forma específica los ritmos biológicos. Entre las posibles aplicaciones se incluyen el jet lag, el trabajo por turnos o los trastornos del sueño. Esto resulta especialmente interesante para la medicina aeroespacial. Los astronautas, los pilotos y los viajeros de larga distancia suelen sufrir una grave desincronización circadiana. La gestión del oxígeno podría formar parte de las estrategias terapéuticas en el futuro. Las posibles implicaciones para la cronomedicina se extienden aún más allá. Ya se sabe que los medicamentos tienen efectos diferentes según la hora del día. Algunas terapias contra el cáncer muestran mejores resultados y menos efectos secundarios en momentos biológicos específicos. Si el oxígeno afecta realmente al reloj interno del cuerpo, esto también podría dar lugar a nuevas formas de terapias controladas por el tiempo.

Entre la euforia y la cautela

A pesar de todo el entusiasmo, la investigación se encuentra aún en sus primeras fases. Los estudios realizados hasta ahora son de pequeña envergadura y muchos mecanismos siguen sin estar claros. Actualmente nadie sabe con exactitud en qué medida ni de forma permanente el oxígeno puede influir en el reloj biológico del cuerpo. Igualmente abierta está la cuestión de si los diferentes cronotipos reaccionan de forma distinta o qué riesgos podrían conllevar los tratamientos de hipoxia a largo plazo. Al fin y al cabo, la privación de oxígeno nunca es biológicamente trivial. La hipoxia crónica puede suponer una gran carga para el organismo. El reto, por lo tanto, consiste en aprovechar las señales fisiológicas con fines terapéuticos sin provocar efectos nocivos.

No obstante, las investigaciones actuales ya están revelando algo fundamental: la percepción humana del tiempo está mucho más estrechamente vinculada al metabolismo de lo que se ha supuesto durante mucho tiempo. Al parecer, el reloj interno no es un simple interruptor aislado en el cerebro. Forma parte de una red biológica muy compleja que procesa constantemente información procedente del entorno, la respiración, el equilibrio energético y el comportamiento. Quizá sea precisamente aquí donde comience un nuevo capítulo en la cronobiología: uno en el que no solo la luz determine el ritmo de la vida, sino también el ritmo de nuestra respiración.