Tensiones mecánicas en embriones de mosca: ¿una clave para la evolución?

Tensiones mecánicas en embriones de mosca: ¿una clave para la evolución?

Equipos de investigación de la Universidad de Hohenheim y el Centro RIKEN de Japón han realizado un estudio exhaustivo del estrés mecánico en embriones de mosca. Estas tensiones surgen durante el desarrollo embrionario cuando las células y los tejidos chocan. Pueden tener efectos graves sobre el desarrollo animal. En este estudio se observaron dos estrategias diferentes para controlar estas tensiones producidas en diferentes especies de moscas.

Un foco central de la investigación es la gastrulación, una etapa crucial del desarrollo en la que se forman tejidos complejos a partir de capas de células simples. El estrés mecánico puede provocar deformaciones y malformaciones fatales que ponen en peligro la morfogénesis. En particular, en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), se ha demostrado que un surco temporal en la cabeza funciona como un recipiente colector mecánico. Si la formación de esta estructura es incorrecta, se producen graves malformaciones en la cabeza y en el sistema nervioso.

Diferentes estrategias para afrontar la tensión

Por el contrario, otras especies de moscas, como Chironomus riparius, han desarrollado una estrategia diferente: sus células se dividen de forma oblicua o vertical, reduciendo así la presión sobre la estructura del tejido. Los cambios experimentales en la orientación de las divisiones celulares pueden garantizar un desarrollo embrionario normal. Estos resultados fueron confirmados de forma independiente por un grupo de trabajo del Instituto Max Planck de Dresde y muestran que la evolución ha producido varias soluciones al problema de la tensión mecánica.

La importancia de las tensiones mecánicas podría ser de gran alcance. Pueden desempeñar un papel clave en la aparición de nuevos planes corporales durante la evolución. Los resultados de la investigación se publicaron en la reconocida revista Nature y proporcionan conocimientos profundos sobre los mecanismos biofísicos que intervienen en el desarrollo embrionario.

Gastrulación y morfogénesis.

La gastrulación, un proceso morfogenético, provoca la organización espacial de los blastómeros en las tres capas germinales (ectodermo, mesodermo, endodermo). Este proceso se caracteriza por la reestructuración interna de determinadas células a partir de la capa exterior, que se consigue mediante cambios en la forma celular, especialmente la contracción apical. En Drosophila, la invaginación del mesodermo y el endodermo se produce como unidades de tejido colectivas, no como células individuales.

Una clave para comprender estos procesos es el papel de componentes de señalización específicos, como el morfógeno Spätzle, que establece un gradiente en la actividad transcripcional. Esto conduce a la expresión de gastrulación plegada y T48. Estos factores son cruciales para los cambios de forma apical necesarios para la gastrulación. Las actinas y la miosina 2 son las proteínas principales que controlan las propiedades contráctiles de las células, promoviendo así la función de esculpido del tejido.

Otro descubrimiento interesante es que la retroalimentación mecánica influye en la forma y el comportamiento de las células durante la gastrulación. Esto ocurre por la tensión que controla la organización y la fuerza contráctil de la miosina 2. Dicha dinámica es crucial para mantener la integridad del tejido y promover movimientos morfogenéticos coordinados.