Resumen (12 Agosto 2006): Cómo adquiere forma la vida, es un misterio. Ya sea para crear una mariposa o un bebé, las células se organizan en tejidos y éstos en órganos que, a su vez forman organismos. Este fenómeno de formación de patrones es crítico en la biología del desarrollo y un nuevo estudio ha hallado que los microtúbulos de proteínas juegan un papel crucial.





Basado en una entrega de Brown University

Los haces de microtúbulos, una vez alineados de forma uniforme y recta, empiezan a doblarse bajo la tensión generada por su propio crecimiento. Esta distorsión puede ser en comienzo de la formación de patrones en los objetos naturales. Imagen: Yongxing Guo y Yifeng Liu

Cómo adquiere forma la vida, es un misterio. Ya sea para crear una mariposa o un bebé, las células se organizan en tejidos y éstos en órganos que, a su vez forman organismos. Los patrones se repiten una y otra vez en los seres vivos. A las arañas les crecen ocho patas, a los leopardos les salen manchas en la piel. Todos los nautilus están cubiertos de una elegante concha en espiral.

Este fenómeno de formación de patrones es crítico en la biología del desarrollo. Sin embargo, las fuerzas que controlan este proceso distan mucho de estar claras. Alan Turing, padre de la informática moderna, ha sugerido que la base de la formación de patrones era química. Nuevas investigaciones realizadas en la Universidad Brown y publicadas en Proceedings of the National Academy of Sciences proporcionan otra respuesta sorprendente: La formación de patrones puede estar determinada tanto por fuerzas químicas como por fuerzas físicas.

En un estudio de dos años de duración, James Valles y Jay Tang, físicos de la Universidad del Brown, se han quebrado la cabeza con los patrones creados por proteínas denominados microtúbulos. Con la forma de hebras largas y finas, estas proteínas son débiles ya que tienen un grosor de sólo 250 átomos, pero juegan un papel crucial en el cuerpo, los microtúbulos ayudan a las células a dividirse. También actúan como andamios, dando a las células su forma y sirven cómo vías para el desplazamiento de cromosomas y mitocondrias dentro de la células.

A medida que los microtúbulos de multiplican, forman patrones que pueden verse a simple vista. El patrón consiste en una serie de ondas semejantes a las rayas de las cebras. ¿Cómo se forman? Se preguntaron Valles y Tang.

Trabajando con Yifeng Liu y Yongxing Guo, dos estudiantes de doctorado, Valles y Tang cultivaron sus propios microtúbulos para posteriormente estudiarlos bajo tres microscopios distintos. Tras dos años de trabajo resolvieron el misterio. Los responsables de las rayas eran tanto los enlaces químicos como la inestabilidad mecánica.

Toda la vida en la Tierra tiene una química similar basada en el ADN. Crédito: NASA

En la primera parte del proceso los microtúbulos se alinean uniformemente como los postes de una valla. A medida que continúan creciendo, se agrupan en haces de 200 o 300. Posteriormente estos haces se doblan. Valles y Tang creen que el doblado sucede porque mientras los microtúbulos crecen generan energía y fuerza. Esta tensión se libera cuando el haz se dobla.

“Imagine las olas que crean los espectadores en los estadios de fútbol. Un haz se dobla, luego otro haz y luego otro hasta que se crea un mar de bandas onduladas”, afirma Valles. “Lo más excitante es que este hallazgo puede permitir que nos hagamos una idea de cómo se crean las formas que componen el cuerpo humano”.

Tang añade: “La formación de patrones es crítica para la formación de la vida. Ahora entendemos realmente el mecanismo que hay tras este tipo de patrones en los microtúbulos. La clave es la fuerza”.