Los peces transparentes revelan la sutil danza celular en la que los órganos sensoriales toman forma

Disposición simétrica de espejo de las células ciliadas (amarillo) dentro de un órgano sensorial de pez cebra. Crédito: Universidad Rockefeller

Le debemos mucho a las células ciliadas de nuestro oído interno. Sin ellos, no podríamos detectar sonidos ni dar cinco pasos sin tropezar. Además, estas células resultan ser un modelo útil para los biólogos que desean comprender cómo los tejidos se autoorganizan en formas complejas durante el desarrollo embrionario.

Los filamentos similares a cabellos de las células vienen en paquetes que lucen una forma inclinada bajo el microscopio. Cada paquete sobresale de una sola célula ciliada, y sus cabellos individuales aumentan en longitud de un lado de la célula al otro. Durante años, los científicos se han desconcertado por el hecho de que las células ciliadas adyacentes a menudo se emparejan en un patrón simétrico de espejo, de modo que los lados con los cabellos más largos siempre están uno frente al otro. Lo que plantea la pregunta: ¿cómo se unen las células de manera confiable en forma de espejo, cuando teóricamente podrían terminar en dos orientaciones posibles?

Al observar el proceso dentro de las larvas de pez cebra, los científicos del Instituto Médico Howard Hughes El grupo del profesor A. James Hudspeth ha descubierto cómo las células ciliadas del pez cebra llegan a sus ubicaciones precisas. Sus hallazgos revelan que dos fuerzas, una bioquímica y la otra mecánica, impulsan la minuciosa coreografía.

«Las células no tienen un plan de adónde ir, simplemente lo descubren hablando entre sí», dice Anna Erzberger, becario postdoctoral en el grupo y coautor de un informe reciente en Nature Physics. «Y es la combinación de señales bioquímicas y mecánicas lo que en última instancia conduce a la simetría del espejo».

Primero, una guerra

Adrian Jacobo, un compañero posdoctorado en el grupo, filmó los movimientos de células ciliadas en larvas de pez cebra, que son semitransparentes y cuyos genes pueden manipularse fácilmente. Erzberger y Jacobo se centraron en la línea lateral, un órgano parecido a una oreja con el que los peces detectan los movimientos en el agua, una habilidad esencial que deben poseer cuando se acercan los depredadores.

Dentro de la línea lateral, emergen nuevas células ciliadas cuando una sola la célula precursora se divide en dos. Sus hijas aparentemente idénticas rápidamente asumen diferentes roles: una será responsable de detectar los movimientos del agua de la cabeza a la cola, la otra de detectar corrientes en la dirección opuesta.

Los científicos querían entender cómo las hijas «decidir» qué papel asumir, quién es quién, por así decirlo. Descubrieron que el primer paso de esa decisión implica una competencia en la que cada célula intenta aumentar su producción de una proteína llamada Notch1 mientras suprime la producción de Notch1 del oponente. El resultado aleatorio de este tira y afloja bioquímico establece las respectivas identidades de las células.

Luego, un baile

Lo que sucede en el siguiente paso fue más desconcertante para los investigadores. Cualquiera que sea su posición inicial a lo largo de la línea lateral, la celda que ganó el juego Notch1 eventualmente terminará posterior al perdedor. En la mitad de los casos, las células comienzan en la orientación opuesta, luego bailan diligentemente una junto a la otra y se reorganizan.

Erzberger y Jacobo descubrieron que esta danza es de naturaleza mecánica: la tensión superficial de una célula disminuye en la opuesta. dirección relativa a la de la otra celda. Como resultado, las celdas comienzan a moverse en direcciones opuestas, ya sea acercándose o alejándose unas de otras, según el resultado del juego Notch1. En última instancia, este proceso asegura que los pares siempre terminen con los mismos lados uno frente al otro.

Erzberger dice que los hallazgos subrayan el importante papel que juegan las fuerzas físicas en la biología. «Tradicionalmente, los científicos han buscado cambios en genes y proteínas para explicar cómo suceden los eventos de desarrollo», dice ella. «Pero estos cambios son solo una parte de la historia, y el eslabón perdido suele ser la mecánica».

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El descubrimiento del pez cebra arroja nueva luz sobre los trastornos auditivos humanos Más información: A. Erzberger et al. Rotura de simetría mecanoquímica durante la morfogénesis de los órganos sensoriales de la línea lateral, Nature Physics (2020). DOI: 10.1038/s41567-020-0894-9 Información de la revista: Nature Physics

Proporcionado por la Universidad Rockefeller Cita: Los peces transparentes revelan la sutil danza celular en la que Los órganos sensoriales toman forma (2020, 16 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-transparent-fish-reveal-subtle-cellular.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.