La melatonina es una molécula conservada filogenéticamente a lo largo de la evolución. Relacionada inicialmente con la depuración de radicales libres en organismos unicelulares, se asoció posteriormente con la regulación de los procesos rítmicos celulares, dando lugar después a la aparición de una glándula, la pineal, que se encargó entonces de su producción circadiana. Esta producción está controlada por el reloj biológico, un conjunto de 20000 neuronas en los núcleos supraquiasmáticos, que reciben información del fotoperiodo para poner en marcha los ritmos circadianos del organismo incluyendo el de melatonina. La melatonina se produce por la noche, con una acrofase entre 2-4 am, y pasa a la circulación cerebral y sistémica para controlar que los llamados relojes periféricos estén sincronizados con el reloj central. De esta manera, cada célula de cada tejido controla las funciones de división celular, metabolismo, defensa y reparación, incluyendo los ritmos de la actividad del sistema inmunitario, de defensa antioxidante, y de función bioenergética mitocondrial, que se producen en condiciones normales a determinadas horas del día.
