En los peces y otros animales, las células cónicas de detección de color en la retina están dispuestas en patrones específicos, y se cree que esto es importante para permitir que los animales perciban adecuadamente su entorno. Ahora, en una investigación publicada en Revisión física E , un grupo interdisciplinario de físicos y biólogos ha utilizado un modelo matemático para determinar cómo las células cónicas en el pez cebra, un modelo de pez experimental común, están organizadas en un patrón específico en todos los individuos. Resulta que pequeños defectos en ellos patrones llevan a las células a organizarse en solo uno de los dos posibles patrones que de otro modo podrían surgir.
Los ojos de estos peces tienen cuatro tipos diferentes de células cónicas, que perciben el azul, el ultravioleta y una combinación de rojo y verde. Las células de "doble cono" que perciben el rojo y el verde se pueden organizar en diferentes orientaciones, por lo que las célulaspuede terminar en un patrón de células ultravioleta, azul y rojo / verde en diferentes patrones.A medida que se desarrollan los ojos de pez, estas células se originan en un área llamada zona marginal ciliar, se diferencian en las diferentes células cónicas y se organizan en unpatrón aleatorio. Sin embargo, eventualmente se reorganizan en un cierto patrón. Una hipótesis es que los patrones emergen de la fuerza de adhesión diferente entre las células en varias orientaciones. Esencialmente, terminan en un patrón que tiene el nivel de energía más bajo.
"Si bien esto es bien conocido", explica Noriaki Ogawa, el primer autor del artículo, "hay un problema inexplicable. Resulta que hay dos patrones con el mismo nivel de energía más bajo, uno paralelo al crecimiento de la retinay el otro perpendicular a él, de modo que son simplemente el mismo patrón pero rotados 90 grados. Sin embargo, en peces reales, solo se encuentra uno de los dos patrones ".
Los autores se dieron cuenta de que debe haber algún mecanismo que conduzca a ese patrón. Descubrieron que aunque los dos patrones son equivalentes si se observan utilizando un modelo estático, no lo eran en un entorno dinámico. Utilizando un modelo matemático, selección dinámica de patrones,descubrieron que pequeños defectos que aparecen en el patrón pueden interrumpirlo y llevarlo a reorganizarse de una manera que siempre conduce al patrón que se encuentra en los peces reales.
"Este es un hallazgo importante", explica Ogawa, "porque esto podría tener implicaciones para el desarrollo de otras estructuras en muchos organismos". "Hay mucho trabajo por hacer para explicar completamente la situación", continúa ".sí sabemos que existen otros mecanismos, a saber, gradientes de concentración de productos químicos, conocidos como morfógenos, que dirigen el proceso de desarrollo y las polaridades de las células. Para comprender completamente cómo emergen estos patrones en organismos reales, también necesitamos entender la relaciónentre estos mecanismos, y también para determinar experimentalmente la fuerza de adhesión real entre las células y otros parámetros ".
El trabajo fue realizado por científicos del Grupo de Investigación de Ciencias Teóricas Interdisciplinarias RIKEN iTHES y el grupo de Ciencias Teóricas y Matemáticas interdisciplinarias iTHEMS.
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Materiales proporcionados por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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