Las contracciones celulares más rápidas jamás observadas en un invertebrado primitivo
ARRIBA: Trichoplax adhaerens no tiene músculos ni neuronas y no tiene una forma definida, pero aun así maneja un movimiento coordinado. CRÉDITO: MANU PRAKASH
La mayoría de los animales dependen de los cambios en la forma de las células para mover los tejidos durante el desarrollo, pero estas alteraciones suelen ser lentas y raras en los animales adultos. En un caso de extrema excepción descrito en octubre en PNAS, el invertebrado marino adulto Trichoplax adhaerens, una criatura con forma de Una bola de chicle no más grande que una pelusa, contrae y relaja constantemente las células en la parte superior de su cuerpo a velocidades casi 10 veces más rápidas que nunca antes observadas en un animal. Los investigadores discutieron el trabajo publicado, así como los estudios en curso sobre el propósito de las contracciones celulares súper rápidas, en tres presentaciones en la reunión anual de la Sociedad Estadounidense de Biología Celular (ASCB) en San Diego esta semana.
It&rsquo ;s “sorprendente”…
Trichoplax adhaerens tienen solo un milímetro o dos de diámetro y son más planos que una hoja de papel, solo unas 25 micras de grosor. Esta pequeña gota de un animal vive en los océanos y se cree que es uno de los metazoos más antiguos. Sus cuerpos están formados por dos capas de células epiteliales: la capa inferior ciliada mira hacia el sustrato a lo largo del cual se mueven y la capa superior mira hacia el agua abierta. Las llamadas células de fibra residen entre los epitelios. No tienen músculos, nervios, órganos ni matriz extracelular, pero son capaces de realizar movimientos dirigidos, secreción coordinada de enzimas digestivas y comportamientos predecibles.
Cuando Manu Prakash, de la Universidad de Stanford, comenzaba su laboratorio unos ocho años atrás, quería poder conectar el comportamiento de las células de un animal con el de todo el organismo. Trichoplax cumplía los requisitos, gracias a su número limitado de tipos de células y su pequeño tamaño, lo que permitió a los investigadores ver todas las células de un animal adulto vivo a la vez. A lo largo de los años, el grupo Prakash ha construido microscopios de seguimiento para seguir a los animales mientras avanzan pesadamente sobre platos de vidrio en el agua de mar. Cuando recientemente usaron un tinte fluorescente para visualizar las membranas celulares, vieron que las células en la capa superior del epitelio contrajeron sus superficies más del 50 por ciento en el lapso de una sola segunda observación que Prakash describe como una gran sorpresa.
Para el estudio PNAS , Prakash, el posdoctorado Shahaf Armon y sus colegas caracterizaron los cambios de forma en las células epiteliales. Descubrieron que, a veces, las células se contraían en secuencia, generando patrones como ondas radiantes, pero la mayoría de las veces se contraían individualmente. Las contracciones no resultaron en reordenamientos obvios de las células o rupturas en el tejido. Las superficies celulares se recuperaron de las contracciones al expandirse más lentamente de lo que se habían contraído.
Los investigadores también confirmaron trabajos previos que mostraban que los haces de actina aparecen en la superficie de las células de Trichoplax , al igual que la caso de células contráctiles no musculares en otros animales, y determinó que homólogos de miosinas humanas estaban presentes en el genoma de los animales. Realizaron cálculos teóricos que mostraron que los movimientos celulares observados podrían explicarse por la acción de la miosina no muscular sobre los haces de actina presentes en la superficie celular. En el estudio, el equipo plantea la hipótesis de que las rápidas contracciones y las correspondientes expansiones de las superficies de las células permiten que el animal haga frente a las fuerzas externas e internas sin desgarrarse.
En el nuevo trabajo que Prakash presentó en la reunión de la ASCB el martes (11 de diciembre), el equipo descubrió que, si bien la contractilidad del epitelio minimiza las rupturas por fuerzas externas y el movimiento dentro del animal, no las evita por completo. En la charla y en un artículo correspondiente que planean publicar en bioRxiv, los investigadores dicen que el animal usa estas lágrimas de tejido durante la reproducción asexual.
En un adulto Trichoplax adhaerens > la autofluorescencia aparece en verde, la histona 3 está etiquetada en rojo y los núcleos están teñidos de azul. Las superposiciones de señales están a la derecha.Karolin von der Chevallerie, Schierwater lab
Según Bernd Schierwater, quien estudia Trichoplax y animales relacionados en la Universidad de Medicina Veterinaria de Hannover en Alemania y no participó en el trabajo, es fantástico ver una explicación mecanicista para el éxito del Trichoplax plan corporal y comportamientos, como la locomoción, que los investigadores han observado durante años. No tienen ningún órgano real para mover y mover los cilios probablemente no sea la [única] forma de hacerlo, dice. Deben responder rápidamente a cualquier cambio en el entorno, por lo que la contracción celular rápida es una forma de hacerlo.
En el futuro, dice Prakash, su equipo continuará creando herramientas para estudiar Trichoplax y lo que el animal puede revelar sobre una amplia gama de problemas biológicos, incluida la forma en que la ecología y el medio ambiente dan forma a la biología.
La probabilidad de encontrar una nueva biología en un organismo que ha sido cincelado a lo largo de millones de años de evolución y no ha sido [bien] estudiado es muy alta, dice Sánchez Alvarado.
S. Armon et al., Las contracciones epiteliales ultrarrápidas brindan información sobre los límites de velocidad de contracción y la integridad del tejido, PNAS, doi:10.1073/pnas.1802934115, 2018.
VN Prakash et al., La dinámica de la fractura del tejido epitelial gobierna cambios de forma plástica rápidos y extremos en Trichoplax adhaerens, Mol Biol Cell, 28:191, resumen #M119, 2018.
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