Matemáticos de la Universidad de Bristol han probado que el movimiento es posible sin ejercer fuerza sobre el medio ambiente, describiendo la autopropulsión sin tracción de la materia activa.

Comprender cómo las células se mueven de forma autónoma es una pregunta fundamental tanto para los biólogos como para los físicos.

Los experimentos sobre la movilidad celular se realizan comúnmente observando el movimiento de una célula en un portaobjetos de vidrio bajo un microscopio.

En esas condiciones, se observa que las células “se arrastran” en la superficie. El fenómeno se entiende bien: las células se adhieren a la superficie y usan estos puntos de anclaje para empujarse hacia adelante (como gatear en el suelo). Sin embargo, el rastreo es muy ineficiente in vivo, donde las células se mueven a través de entornos tridimensionales complejos.

En un artículo publicado en Physical Review Letters, los científicos de la Facultad de Matemáticas de Bristol explican que han identificado un mecanismo de propulsión diferente especialmente adecuado para el movimiento celular en los tejidos, uno que no depende de la transmisión de fuerza a través de puntos de anclaje.

Descubrieron que la autopropulsión sin tracción (fuerza local sobre el ambiente circundante) es posible si lo que se mueve está hecho de materia “activa”, como lo están las células. Describen cómo una gota de materia activa puede moverse hacia adelante en un canal estrecho sin ejercer ninguna fuerza en las paredes a su alrededor.

El autor principal, Aurore Loisy, dijo en un comunicado: “El movimiento sin tracción es muy contradictorio. Nos emocionamos mucho cuando nos dimos cuenta de que no solo es posible, sino que también proporciona una explicación plausible a un problema tan importante como la motilidad celular en los tejidos”.

“Además, parte de la belleza de esta autopropulsión sin tracción radica en el hecho de que se describe mediante una solución analítica de simplicidad notable e inusual. Debido a la complejidad (no linealidad) de las ecuaciones que describen la materia activa, no esperábamos terminar con algo tan simple”.

La materia activa es un tipo especial de materia, omnipresente en biología, en la que la energía metabólica se convierte constantemente en energía mecánica. Esta capacidad de generar fuerzas mecánicas internamente, en general, es lo que permite que la caída se mueva sin ejercer fuerzas en sus límites (las paredes).

El Dr. Loisy agregó: “Una gota de materia activa que se mueve a través de pequeños espacios es un modelo mínimo para comprender la motilidad celular en los tejidos, que son entornos abarrotados con geometrías intrincadas.

“El mecanismo que descubrimos proporciona una posible explicación a la pregunta abierta de cómo se mueven las células en esos entornos. Tal motilidad es crucial para una multitud de procesos fisiológicos en los organismos vivos, incluida la respuesta inmune y la curación de heridas, y su desregulación es clave para la diseminación del cáncer (metástasis).”

El siguiente paso es observar este fenómeno experimentalmente, usando una gota de extractos celulares en un microcanal diseñado específicamente.

Fuente: EP