Los mecanismos que permiten a los organismos moverse y cambiar de forma son inherentes a la vida, y todos están respaldados por la física, dijo Margaret Gardel, profesora de física en la Universidad de Chicago. “Pero a pesar de lo importantes que son para nuestra comprensión de la biología, muchos de ellos siguen siendo poco conocidos”.
Gardel dirigió un nuevo estudio innovador, que por primera vez recrea el mecanismo de división celular, fuera de una célula. El experimento, dirigido por Kim Weirich, Fue publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, ayuda a los científicos a comprender la física mediante la cual las células llevan a cabo sus actividades cotidianas y podría algún día conducir a avances médicos, ideas para nuevos tipos. De materiales o incluso células artificiales.
“La división de las células es uno de los aspectos más básicos de la creación de la vida, y es algo que hemos estado tratando de entender durante cientos de años”, dijo el autor principal del estudio, Gardel, quien combina la física y la biología para estudiar las formas en que Las células se transforman.
Las células se mueven a través del cuerpo, pero algunos de los movimientos más complejos tienen lugar dentro de la célula, ya que envían ingredientes y suministros de un lugar a otro, se aplanan o se expanden y se dividen para recrearse. Uno de los jugadores clave en este baile es la actina, una proteína que se ensambla en barras y estructuras.
El equipo de Gardel quería entender la física detrás de las acciones de la actina. Así que Weirich recurrió a una de las principales formas que tienen los científicos para esta pregunta: tomar los ingredientes y tratar de construir con ellos fuera de la célula.
Weirich separó las proteínas de actina y observó cómo se formaban gotitas que tomaban forma de almendra. Cuando Weirich añadió miosina (proteínas “motoras” comunes en los músculos), encontraron espontáneamente el centro entre los dos extremos de la gota y se separaron de la gota en dos.
Ellos se sorprendieron totalmente al ver el proceso, dijo Gardel. “No hay ningún precedente para esto. Se ve exactamente como los ejes que impulsan la división celular”.
Cuando están en una gota, las moléculas de actina en forma de vara prefieren alinearse en paralelo para minimizar el conflicto, formando la forma de la almendra. Las moléculas más largas de miosina prefieren reunirse en el centro para que puedan permanecer paralelas a la actina.
Pero a medida que se acumulan más miosinas, comienzan a permanecer juntas, formando grupos que favorecen la inclinación en lugar de permanecer paralelos, por lo que se rompe en dos. Es el primer análisis detallado de cómo una célula puede realizar esta tarea.
Observar este proceso, cómo los seres vivos explotan la estructura de una gota para formar más vida, no solo es fascinante sino útil, dijo Gardel. Aunque los tipos de proteínas son diferentes en la división celular, los principios subyacentes son probablemente similares. “Este es el tipo de cosas que necesitas saber para imaginarte la construcción de cosas como tejido artificial para una herida”, dijo.
“En última instancia, una gran cantidad de problemas en biología tienen que ver con la forma en que los conjuntos de moléculas trabajan juntos”, dijo, “y debido a que estos son a menudo materiales con reacciones químicas en el interior, son muy difíciles de modelar. Estos tipos de estudios permiten Nosotros la oportunidad de explorar los principios básicos de las fuerzas en juego”.
Mayor información: Kimberly L. Weirich, Kinjal Dasbiswas, et al. «Self-organizing motors divide active liquid droplets» National Academy of Sciences, Published: 21 May 2019.