Los microbios no tienen #escutoides

16/08/2018 1 comentario
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Escutoides: la noticia del verano

Los microbios, por definición son unicelulares. No se organizan en epitelios, tejidos u órganos. Por eso, no tienen escutoides. Y por eso, para un microbiólogo los escutoides no son interesantes, ... o sí. Los escutoides son un objeto geométrico, no descrito hasta ahora, descubierto mirando a las glándulas salivales de la mosca de la fruta. Ha sido la noticia científica de este verano, han sido descritos por investigadores españoles, lo han publicado en Nature Communications (1), y una de las autoras es amiga mía (Clara Grima). Seguro que a Pasteur le hubieran interesado y por eso hablo de ellos en su rincón.

Los organismos pluricelulares organizan sus células en epitelios, tejidos y órganos. Las células epiteliales son los bloques de construcción con los que se forma cualquier organismo. Forman láminas y conforme el animal se va desarrollando, se organizan en tejidos que dan lugar a órganos: estructuras complejas en tres dimensiones. Durante muchos años, los investigadores han estudiado cómo se empaquetan esas células epiteliales para acabar formando órganos tridimensionales con formas muy diversas. Sin embargo, la arquitectura y la forma de empaquetamiento y de curvatura de las células epiteliales seguía siendo motivo de estudio.

Este verano, un grupo de investigadores (un magnífico ejemplo de trabajo colaborativo entre biólogos celulares, físicos y matemáticos) de la Universidad de Sevilla acaban de publicar un nuevo modelo que explica cómo se empaquetan las células, qué figura geométrica tridimensional adoptan, durante la morfogénesis, el proceso biológico que permite que un organismo vivo desarrolle su forma. En concreto, estos investigadores han trabajado con las células de las glándulas salivales de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster).

 Células epiteliales

Hasta ahora se pensaba que los epitelios se construían empaquetando prismas o pirámides truncadas, con una base en la superficie basal y otra en la apical. Sin embargo, este modelo no se corresponde con la organización de las células en los tejidos epiteliales cuando se miran al microscopio. Se puede observar que hay células que son vecinas, por ejemplo en la capa apical y que dejan de serlo en la capa basal. Si las células fuesen prismas o pirámides truncadas esto es imposible. Si han cambiado su posición relativa de una capa a otra es porque el prisma se ha retorcido por el camino. Desde el punto de vista geométrico los prismas o pirámides truncadas no explican lo que sucede en la realidad. Y desde el punto de vista de la biología celular, es necesario saber qué células están en contacto en cada punto.

Es necesario, por tanto, una forma geométrica que modele bien las células de los tejidos epiteliales, que se pueda plegar y adoptar distintas curvaturas, cuya forma corresponda a un modelo de equilibrio de fuerzas y que vaya desde la superficie basal hasta la apical, pero sin tener que tener los mismos contactos en ambas superficies. La solución a todo ello es el escutoide*, una nueva forma geométrica, un prisma "retorcido".

 Escutoide

En palabras de una de las autoras del trabajo Clara Grima: "Un escutoide es un sólido geométrico entre dos capas paralelas (la basal y la apical) de tal forma que la intersección del escutoide en cada una de las dos capas (y en el resto de las capas intermedias también) son polígonos. Los vértices de estos dos polígonos están unidos por una curva o por una conexión en forma de Y. Las caras de los escutoides no son necesariamente convexas, pueden tener huecos hacía dentro, por lo que varios escutoides pueden empaquetarse para llenar todo el espacio entre las dos superficies paralelas" (2).

La forma en la que la naturaleza soluciona la curvatura de los epitelios

La estructura del escutoide es probablemente la más favorable para el tejido desde el punto de vista energético y de equilibrio: mínimo uso de energía y máxima estabilidad en las uniones. Esta geometría facilita que el epitelio pueda adoptar formas muy diferentes, que son necesarias para que se establezcan bien los órganos y funcionen correctamente. Además, conocer cómo es la estructura de las células epiteliales nos puede permitir identificar modelos de epitelios sanos, a partir de su geometría, lo que sirve para detectar un crecimiento celular anómalo, como ocurre en los tumores. Por otra parte, saber cómo se organizan las células es fundamental para la ingeniería de tejidos y la creación de órganos con impresión 3D, por ejemplo.

Como ves, los escutoides nada tiene que ver con los microbios, pero es una noticia fascinante, sobre todo por comprobar cómo la naturaleza soluciona los problemas de estabilidad de las células uniendo la biología, la física y las matematicas. 

(*) El término escutoide es una palabra nueva. Hace referencia al apellido del investigador principal del trabajo, Luis M Escudero, derivado del latín scutum (escudo); y al hecho de que la estructura escutoide recuerda a la forma del tórax o scutum de los escarabajos de la especie Protaetia speciosa. A la base de escudo se le añadió el sufijo griego –oide, que significa 'parecido a'.

 

(1) Gómez-Gálvez P., y col. Scutoids are a geometrical solution to three-dimensional packing of epithelia. Nat Commun. 2018. 9(1):2960. doi: 10.1038/s41467-018-05376-1.

(2) Hemos descrito un nuevo objeto geométrico y lo llevas puesto. Clara Grima. El País (1/8/2018).