La investigación sugiere que las células en el cuerpo están conectadas como chips de computadora a señales directas que indican cómo funcionan. Sin embargo, a diferencia de una placa de circuito fija, las células pueden volver a cablear rápidamente sus redes de comunicación para cambiar su comportamiento.
El descubrimiento de esta red que abarca toda la célula nos permite comprender cómo se propagan las instrucciones alrededor de una célula. Se pensó que los diversos órganos y estructuras dentro de una célula flotan en un mar abierto llamado citoplasma.
Las señales que le dicen a la célula qué hacer se piensa que se transmiten en ondas y la frecuencia de las ondas fue la parte crucial del mensaje.
Investigadores de la Universidad de Edimburgo hallaron que la información se transporta a través de una red de cables guía que transmiten señales a través de pequeñas distancias a nanoescala.
Es el movimiento de las moléculas cargadas a través de estas pequeñas distancias lo que transmite información, tal como ocurre en un microprocesador de computadora, dicen los investigadores.
Estas señales localizadas son responsables de orquestar las actividades de la célula, como instruir a las células musculares para que se relajen o contraigan.
Cuando estas señales alcanzan el material genético en el corazón de la célula, llamado núcleo, instruyen cambios minúsculos en la estructura que liberan genes específicos para que puedan expresarse.
Estos cambios en la expresión génica alteran aún más el comportamiento de la célula. Cuando, por ejemplo, la célula pasa de un estado estable a una fase de crecimiento, la red se reconfigura completamente para transmitir señales que activan los genes necesarios para el crecimiento.
Los investigadores dicen que entender el código que controla este sistema de cableado podría ayudar a comprender enfermedades como la hipertensión pulmonar y el cáncer, y podría algún día abrir nuevas oportunidades de tratamiento.
El equipo hizo su descubrimiento al estudiar el movimiento de las moléculas de calcio cargadas dentro de las células, que son los mensajes clave que llevan instrucciones dentro de las células.
Usando microscopios de alta potencia, pudieron observar la red de cableado con la ayuda de técnicas de computación similares a las que permitieron obtener la primera imagen de un agujero negro.
Los científicos dicen que sus hallazgos son un ejemplo de biología cuántica, un campo emergente que utiliza la mecánica cuántica y la química teórica para resolver problemas biológicos.
El profesor Mark Evans, del Centro para el Descubrimiento de Ciencias del Cerebro de la Universidad de Edimburgo, dijo: “Encontramos que la función celular está coordinada por una red de nanotubos, similar a los nanotubos de carbono que se encuentran en un microprocesador de computadora.
“Lo más sorprendente es que este circuito es altamente flexible, ya que esta red celular puede reconfigurarse rápidamente para entregar diferentes salidas de una manera determinada por la información recibida y retransmitida desde el núcleo. Esto es algo que no son microprocesadores artificiales o Las placas de circuito todavía son capaces de lograr”.
Mayor información: Jingxian Duan, Jorge Navarro-Dorado, Jill H. Clark, et al. «The cell-wide web coordinates cellular processes by directing site-specific Ca2+ flux across cytoplasmic nanocourses». Nature Communications, Published: 24 May 2019.