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The biophysics of cytoplasmic streaming in Chara corallina

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Tras el rastro de las células nadadoras

Comprender el mecanismo mediante el cual algunas células que aparecen en el moho son capaces de «nadar» podría aportar información sobre las enfermedades del riñón, el comportamiento del esperma, las membranas mucosas y otros procesos estudiados por la medicina.

Salud

El comportamiento celular, desde los organismos unicelulares a los tejidos complejos, es el resultado de la interacción entre procesos evolutivos que dan forma a las estructuras de la célula y las leyes físicas que rigen el entorno. Uno de los mejores ejemplos de la interacción directa entre la célula y su entorno físico se puede observar en los flagelos, un orgánulo con forma de pelo que mide entre diez y veinte micrómetros de longitud. Esta estructura aparece, por ejemplo, en algunas células eucariotas, como determinados tipos de algas. El flujo que tiene lugar en el interior de estas células, conocido como corrientes citoplasmáticas, no se conoce con precisión, y podría revelar importante información científica, principalmente acerca del comportamiento de los flagelos. El proyecto Cyclosis («Biofísica de las corrientes citoplasmáticas en Chara corallina»), financiado enteramente por la Unión Europea, estudia este flujo citoplasmático y sus particularidades. Los miembros del proyecto intentaron desentrañar el evasivo mecanismo del comportamiento de estas células, con el fin de desarrollar a largo plazo mejores métodos para combatir las células patológicas. La característica más evidente de los flagelos es su continuo movimiento de batido, que permite el desplazamiento, como ocurre por ejemplo en los espermatozoides o en la eliminación de la mucosidad. Los flujos resultantes de este movimiento también están implicados en el establecimiento de la asimetría izquierda-derecha en el embrión, y podría incluso haber resultado importante para el desarrollo de la multicelularidad. Las células emplean también estos orgánulos para sondear las propiedades químicas y mecánicas del entorno que las rodea. Esta capacidad de percepción resulta crucial en algunos procesos que afectan a los seres humanos, como las enfermedades renales. La hidrodinámica está relacionada con las interacciones directas establecidas entre los microorganismos, al proporcionar a los micronadadores datos acerca de la presencia de posibles presas o predadores y desencadenando la coordinación de los flagelos. Sin embargo, los conocimientos sobre esta área son muy limitados. Los miembros del proyecto han estudiado la dinámica de los flagelos y del nado en un tipo de alga verde denominada Volvocales. Estas algas son fáciles de cultivar y manipular en el laboratorio, poseen un ciclo de vida corto (de uno a dos días) y se componen de células individuales que pueden observarse de forma sencilla. El movimiento flagelar se ve interrumpido esporádicamente por «resbalones», que suceden al moverse uno de los flagelos más rápido que el otro, un fenómeno que tiene importantes implicaciones. Los investigadores han descubierto que estos resbalones se inducen en respuesta a ruido, lo que ha supuesto un importante hallazgo acerca de la coordinación de los flagelos eucariotas. Este hecho ha validado el papel de la física en la regulación de la interacción hidrodinámica. Estas observaciones, así como la detección de algunas diferencias en el comportamiento de estas células, han ayudado a determinar cómo navegan y por qué se mueven como lo hacen. Esta información podría ayudar a comprender los mecanismos de diversas enfermedades, allanando el camino de los investigadores hacia la curación de las mismas. El proyecto contribuirá al desarrollo de una nueva área de la biofísica, centrada en problemas más específicamente biológicos. Esto supone una gran oportunidad para que en la comunidad científica europea se establezca una nueva y más sólida colaboración entre físicos y biólogos.

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