Un equipo de biólogos y físicos de la Universidad de California en San Diego descubrió en detalle el proceso dinámico que permite que la Hydra de múltiples tentáculos, un pequeño animal de agua dulce relacionado con la anémona de mar, abra y cierre su boca.
Los investigadores informan sus hallazgos en la edición actual de Revista biofísica . Dicen que su descubrimiento no solo resuelve un antiguo rompecabezas de cómo se alimenta Hydra, sino que también les permitió abordar un fenómeno complejo en un animal vivo usando una física relativamente simple.
"Las razones por las que este trabajo es emocionante es que hay muy pocos sistemas en los que se puedan realizar mediciones cuantitativas in vivo", dijo Eva-Maria S. Collins, profesora asistente de biología y física en UC San Diego, quien dirigió elequipo de investigación. "Hydra es un organismo tan simple; nos permite realizar perturbaciones controladas y mediciones cuantitativas en el contexto natural".
Conocido por su capacidad de regenerar su cuerpo cuando se desgarra, Hydra debe abrir un agujero a través de su tejido epitelial cada vez que abre la boca. Pero la biomecánica de cómo logra esta hazaña a nivel celular era desconocida, básicamente porque los biólogos no podíanno lo veo
El desarrollo de Hydra transgénica hace varios años por Robert Steele de UC Irvine, sin embargo, ha permitido a los biólogos por primera vez rastrear células individuales dentro del animal de agua dulce. Steele, coautor del artículo, proporcionó Hydra transgénicacon proteínas fluorescentes verdes y fluorescentes rojas marcadas con proteínas citoplasmáticas en sus células epiteliales ectodérmicas y endodérmicas, respectivamente. Esto permitió que el equipo de investigadores, que incluía al estudiante de maestría en biología de UC San Diego Jason Carter y su compañero postdoctoral Callen Hyland, observaran la dinámica celular deLa apertura de la boca de la Hidra por primera vez.
Debido a que la apertura de la boca implica cambios morfológicos importantes, otros biólogos sugirieron que para abrir la boca, Hydra tuvo que "reorganizar" las posiciones de las células entre sus tentáculos para crear y luego expandir la apertura. Pero a través de imágenes en vivo, elLos científicos de la Universidad de California en San Diego descubrieron que el proceso por el cual Hydra abrió completamente la boca se produjo en escalas de tiempo bastante rápidas, del orden de 60 segundos.
"Es fascinante que Hydra tenga que hacer un agujero cada vez que abre la boca", dijo Collins. "Y que este proceso ocurre tan rápido; esta fue la primera indicación para nosotros de que la apertura de la boca no implicaba reordenamientos celulares".
Al rastrear la posición de las células marcadas y analizar los cambios de posición, los investigadores confirmaron que el proceso no implicaba la reorganización de las células. En cambio, utilizando el análisis de forma, descubrieron que la apertura de la boca se logró a través de deformaciones elásticas dramáticas de las célulasrodeando la boca.
La fuerza impulsora responsable de la apertura de la boca son elementos contráctiles orientados radialmente llamados "myonemes" en las células ectodérmicas del animal, que básicamente actúan como músculos. Esto se confirmó experimentalmente usando cloruro de magnesio, un relajante muscular, que impidió que la boca se abriera.
Los científicos también encontraron en sus experimentos que Hydra individual podía abrir sus bocas consecutivamente en diferentes cantidades, variando hasta un orden de magnitud en el área de apertura final. Sin embargo, al escalar cada curva de apertura por su apertura máxima, descubrieron quela tasa relativa de apertura se conservó, lo que sugiere que el grado en que se abre la boca se controla mediante la señalización nerviosa.
Collins dijo que debido a que Hydra es un animal tan simple y porque es capaz de regenerarse después de una disociación completa en células individuales, ofrece a los investigadores la oportunidad de usar técnicas similares a las empleadas en sus experimentos para examinar cómo se desarrolla un organismo a partir de ungrupo no estructurado de células en un plan corporal complejo.
"Ahora podemos usar este sistema para examinar más de cerca dos procesos que son fundamentales para todos los organismos: la formación de tejidos y el patrón", dijo.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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