Escutoide, la nueva forma geométrica de la naturaleza
(Un texto de Amado Guerrero en El Mundo del 10 de agosto de
2018)
Las células epiteliales son piezas
básicas en la construcción del cuerpo humano. Suponen el elemento clave para
entender cómo a partir de un diminuto embrión los tejidos de nuestro cuerpo se
van extendiendo en tres dimensiones hasta modelar la piel, los vasos sanguíneos
y los órganos.
A todo este proceso que permite que
un organismo vivo tome forma se le conoce como morfogénesis. En las
superficies totalmente planas es fácil imaginar cómo las células se agrupan de
manera más o menos regular pero la naturaleza ofrece muy pocas áreas así, de
manera que durante estas fases de desarrollo, las células epiteliales deben
adaptarse también a espacios curvos, irregulares y flexibles.
Hasta ahora los científicos habían
asumido que estas unidades celulares podían adoptar la forma de columnas,
pirámides o prismas de diferentes tamaños para agruparse y formar los
materiales que necesita el cuerpo. Pero un grupo de científicos españoles ha
descubierto además que la naturaleza es más compleja y más eficiente; estas
células pueden adoptar también una forma geométrica desconocida hasta ahora a
la que han llamado escutoide, que aparece descrita en un artículo en la
revista Nature
Communications.
"Nuestro grupo de investigación
trata de entender cómo se forman los seres vivos, cómo a partir de un zigoto se
establece un organismo completo con todos sus órganos funcionales",
explica Luis María Escudero, investigador del departamento de Biología Celular
de la Universidad de Sevilla y coautor del artículo. "Éste es un proceso
muy bien regulado que se basa en que las células se van multiplicando de una
forma muy ordenada, siempre la misma".
Y en este caso, el camino hacia la
comprensión pasa por la Geometría. Así que, para comprender el proceso, los
investigadores construyeron un modelo computerizado con la ayuda de Clara Grima
y Alberto Márquez, matemáticos del mismo centro sevillano. "El modelo es
fruto de un diálogo continuo con los biólogos", señala Márquez.
"Ellos nos decían las propiedades que tenía que tener y nosotros
proponíamos un objeto para comprobar qué propiedades podía cumplir y si éstas
se daban en la naturaleza. Así fuimos ajustándolo hasta obtener uno que cumplía
con todos los requisitos que se habían observado".
Finalmente, la solución que propuso
el modelo es que la organización más eficiente pasaría por una nueva forma
similar a un prisma alargado con cinco caras, una de las cuales parecería
cortada en diagonal en uno de sus extremos. Esta nueva figura fue bautizada
como escutoide (oficialmente porque se parece al tórax o scutum de
algunos escarabajos; oficiosamente por el apellido de uno de sus descubridores).
Colocados en posición alterna unos sobre otros, los escutoides permiten ocupar superficies
curvas. Además, según explican los científicos, sus caras
pueden ser cóncavas o convexas, por lo que los escutoides pueden agruparse para
llenar todo el espacio entre las dos superficies. Desde un punto de vista
biológico, construir y mantener capas celulares implica un gasto de energía
para un organismo, por lo que la naturaleza busca la forma más eficaz posible
de hacerlo reduciendo la superficie de contacto.
Están en todas partes
Una vez conocida la forma de la
pieza que estaban persiguiendo, los investigadores comenzaron a buscarla en
organismos vivos y descubrieron que estaban omnipresentes en la naturaleza,
pese a ser desconocidas. "La gran mayoría de los estudios anteriores de
este tipo se habían realizado con análisis en dos dimensiones que pasan por
alto la estructura que hemos descrito", explica Escudero, "y los
estudios en 3D no eran tan detallados como el nuestro porque buscábamos algo
concreto, predicho por el modelo". Así hallaron esta forma en el tejido
vivo de un pez cebra y en las glándulas salivales de las moscas de la fruta.
Sostienen además que los escutoides se encuentran en todo tipo de organismos,
tanto en células maduras como en desarrollo. De hecho, es posible que la vida
compleja en la Tierra no hubiera podido haber surgido sin ellos.
Aunque es poco probable que el
término se incorpore al vocabulario popular, junto a palabras como cúbico,
esférico o piramidal, el hallazgo podría suponer grandes avances en la
comprensión sobre cómo se forman los tejidos vivos. Conocer con detalle la
estructura de las epiteliales puede ser además fundamental para la creación de
órganos mediante impresión en 3D y para la identificación de epitelios sanos a
partir de su geometría, que pueden servir como patrón para detectar un
crecimiento celular anómalo.
Hacia la impresión 3D
de órganos humanos
El descubrimiento del escutoide, dicen los científicos,
ayudará a entender cómo se forman los órganos durante el desarrollo y qué puede
fallar en algunas enfermedades en las que este proceso está alterado. E incluso
vislumbran la creación de tejidos y órganos artificiales en el laboratorio, un
gran reto para la biología y la biomedicina. «Pensamos que la aplicación más
inmediata está en el campo de la ingeniería de tejidos y órganos. Ayudará a
hacer este proceso de una manera más eficiente al imitar a la naturaleza»,
asegura Javier Buceta, coautor e investigador de la Universidad de Lehigh, en
EEUU.
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