No es fácil ser un solitario: alguien que resiste el tirón de la multitud, que marcha a su propio baterista.
Pero los solitarios existen en todo el mundo natural, y podrían servir para un propósito, dijo Corina Tarnita, profesora asociada de ecología y biología evolutiva. Remarcó ejemplos de solitarios que ignoran las acciones colectivas de su especie: el pequeño rebaño quese saltea la gran migración de los ñus, las langostas que se desprenden del enjambre y vuelven a calmar los comportamientos de los saltamontes, el puñado de bambú que florece unos días antes o después del resto de la especie, y los mohos de limo que cuelgan de la formación de la oscilacióntorres estudiadas por la luminaria de Princeton John Bonner.
"Ahora que estamos comenzando a buscarlo, nos damos cuenta de que muchos sistemas no están perfectamente sincronizados, y es tentador pensar que puede haber algo en esta sincronización imperfecta", dijo Tarnita. "Individuosque están fuera de sincronía con la mayoría de la población existe en humanos también. Los llamamos inadaptados o genios, contrarios o visionarios, dependiendo mucho de cómo se sienta el resto de la sociedad sobre su comportamiento, pero ciertamente existen."
Para Tarnita, el problema con los sistemas colectivos como las migraciones de ñus y los enjambres de langostas es que no se prestan fácilmente a la manipulación experimental, a probar si los solitarios son aleatorios o una cantidad predecible, posiblemente sujetos a una selección natural o cultural. Pero ella ysus colaboradores encontraron un sistema ideal para evaluar estas preguntas: el moho del limo celular, Dictyostelium discoideum. En la edición del 18 de marzo de Biología PLoS demostraron que la evolución podría seleccionar un comportamiento más solitario en los mohos de limo. Los solitarios son tanto un plan de seguro ecológico como evolutivo, una forma de diversificar una cartera genética para garantizar la supervivencia del comportamiento social y colectivo.
Considere el humilde molde de limo. Como se ve en los muchos videos que Bonner hizo durante su carrera de siete décadas, cuando están amenazados por el hambre, las pequeñas amebas se unen en criaturas parecidas a babosas que luego se agregan en una gran torre que se balancea y crecehacia arriba con una parte superior pegajosa y floreciente, hasta que esa parte superior se adhiere a un insecto que pasa inconscientemente, las esporas resistentes al hambre hacen autostop hacia el mundo, mientras que todos los individuos que componen la base y el tallo mueren. En otras palabras, la fase colectiva es necesariapara supervivencia y dispersión.
"Cada vez que un sistema tiene un comportamiento colectivo, es tan llamativo y tan increíble, y como humanos, tendemos a mirar lo que llama la atención", dijo Fernando Rossine, un estudiante graduado en el laboratorio de Tarnita y uno dedos coprimeros autores del artículo.
Pero lo que llamó la atención de Tarnita fueron los solitarios de moho de limo, las amebas que resisten la llamada bioquímica de formar la torre. Ella los notó por primera vez la semana antes de comenzar su trabajo en Princeton en 2013.
"Estaba en una conferencia, y un orador mostraba videos de mohos de limo haciendo este comportamiento colectivo muy complejo, todos decididos a llegar al centro de agregación", dijo Tarnita. "Todos menos algunos, me di cuenta: aquí y allá,algunas células dispersas en la placa simplemente no parecían reaccionar en absoluto a este proceso de agregación ".
Ella preguntó acerca de estas células solitarias, y el orador las descartó como "errores". "En otras palabras, ¿cómo podríamos incluso esperar que millones de células se agreguen sin que algunas rezagadas se queden atrás?", Explicó Tarnita.
Cuando llegó a Princeton, Tarnita se conectó con Allyson Sgro, quien entonces era investigadora postdoctoral en el laboratorio de Thomas Gregor, profesor de física y biofísica. Sgro ahora es profesora asistente de ingeniería biomédica y física en la Universidad de Boston.
Juntos, Tarnita y Sgro "comenzaron a molestar un poco a los solitarios", dijo Tarnita. Probaron a los solitarios para ver si tenían algún defecto, pero no pudieron encontrar nada malo en ellos.comerían si les dieran comida, y podrían dividirse y tener descendencia y hacer todo lo que hace un moho saludable. Y cuando murieran de hambre, su progenie podría reunirse en la torre reproductiva a la que sus padres se habían resistido anteriormente. Pero ellos también dejaron algosolitarios
Como ecóloga teórica, Tarnita se siente atraída por estos acertijos que ocurren naturalmente, que aborda con modelos matemáticos. Esta vez, comenzó con algunas preguntas fundamentales: ¿Qué pasa si tener algunos solitarios se quedan fuera de la torre no es solo un error?si esto es realmente parte de la estrategia de este organismo? ¿Cómo podría funcionar?
En un artículo anterior, Tarnita y sus coautores, que incluían a Sgro y Ricardo Martínez-García, el entonces postdoctorado de Tarnita, que ahora es profesor asistente de física biológica en el Instituto Sudamericano de Investigación Fundamental, en Brasil,teorizaron que podría tener sentido que una fracción de la población de moho del limo se quede para aprovechar cualquier recurso que pueda regresar al medio ambiente mientras el resto de las células se están agregando. Mostraron que esto era teóricamente factible, pero elel sueño era eventualmente caracterizar completamente el comportamiento solitario de forma experimental.
Durante varios años, varios estudiantes de posgrado abordaron el problema, pero los desafíos parecían insuperables. Por ejemplo, el primer paso para caracterizar a estos solitarios requería poder contarlos de forma rigurosa y precisa. Pero las amebas tienen una forma sin descripción y sin forma, lo que dificulta distinguir una sola celda de un pequeño grupo de dos o tres celdas.
Entró Rossine, a quien Tarnita describe como "extraordinariamente creativa, tanto conceptual como experimentalmente". Con la guía de Sgro, así como de Gregor, en cuyo laboratorio se realizó todo el trabajo experimental, Rossine comenzó a dominar el sistema.
Primero, se sorprendió al descubrir que los solitarios son más numerosos de lo que nadie había imaginado. Cuando comenzó a intentar replicar los experimentos de moho de limo de otros investigadores, Rossine descubrió que esos científicos habían optimizado cuidadosamente las condiciones para alentar la cantidad máxima de mohos de limopara unirse a la torre, pero incluso entonces, algunos solitarios se detuvieron. "Incluso en estas condiciones muy, muy idealizadas, no puedes excluir a los solitarios, porque simplemente no puedes, son parte del proceso".Cuando Rossine hizo experimentos con mohos de limo recolectados de la naturaleza, se sorprendió al ver que hasta el 30% eligió la vida solitaria en lugar de la acción colectiva.
Luego vino la segunda sorpresa: la propuesta inicial de Tarnita para la naturaleza de estos solitarios resultó ser la mitad correcta. Cuando Rossine contó con precisión a los solitarios, confirmó la hipótesis de Tarnita de que definitivamente no son errores aleatorios, sino un rasgo heredable. Sin embargo, ella no era una fracción constante de la población inicial de células muertas de hambre, como ella había teorizado. En cambio, su número dependía de la densidad de la población. En otras palabras, los solitarios no lanzaban una moneda y decidían quedarse solos.hacia atrás, como Tarnita había asumido por primera vez.
En las poblaciones más pequeñas, encontraron que todas las células permanecen solitarias. Por encima de cierto umbral, de hecho hay una fracción constante de amebas que evitan la construcción de torres, pero con una población inicial lo suficientemente grande, el número de solitarios se estabilizó.
"Esto fue emocionante porque significaba que originalmente teníamos razón en que los solitarios estaban lejos de ser aburridos, pero también significaba que, en teoría, teníamos que volver a la mesa de dibujo", dijo Tarnita. Dirigido por Martinez-Garciaquien comparte los honores del primer autor, con el aporte constante de Rossine, el esfuerzo de modelado tardó un par de años en desarrollarse y comenzar a dar una idea de los hallazgos experimentales.
Su combinación de experimentación y modelado teórico coloca este trabajo en la "frontera de nuestro entendimiento", dijo Silvia De Monte, modeladora de dinámicas de población eco-evolutivas con CNRS, IBENS, París y el Instituto Max Plank, que no estuvo involucradoen esta investigación ". Este enfoque interdisciplinario arroja nueva luz sobre los procesos subyacentes a la formación y evolución de la multicelularidad agregante", dijo. "Tarnita y sus colegas proporcionan evidencia de que la proporción de células solitarias en la ameba social Dictyostelium discoideum no se determina simplementelanzando una moneda individualmente por cada celda. En su lugar, resulta de interacciones entre el [organismo] y el medio ambiente ".
Las acciones colectivas brindan enormes beneficios, pero a menudo conllevan riesgos, ya sea tramposos que socavan la cooperación necesaria para construir una torre de moho de limo o peste bovina, una enfermedad infecciosa también conocida como peste bovina, que se propaga agresivamente a través de los densos migrantes ñus.Por lo tanto, los solitarios que retroceden podrían servir como una estrategia de cobertura de apuestas, asegurando que el daño a la mayoría no elimine a toda la población o su capacidad de ser social. En otras palabras, y de forma contradictoria, los solitarios podrían ser la clave parapreservando el aspecto social de estos sistemas: ellos mismos no son sociales, lo que los hace invulnerables a los tipos de amenazas que enfrentan los colectivos, pero sus descendientes conservan la capacidad de ser sociales en las condiciones adecuadas, por lo que se preserva la socialidad.
"Es una cobertura de apuesta social", dijo Rossine. "Y una conclusión fascinante que se desprende de nuestros hallazgos es que, al menos para los moldes de limo, la decisión de no formar parte del colectivo, de hecho, se toma de manera colectiva.Todas las células se comunican químicamente: "Oh, ¿te vas? Supongo que me quedo". Hay comunicación involucrada en volverse un solitario ".
El trabajo fue exitoso solo debido al notable espíritu interdisciplinario que caracteriza el campus de Princeton, dijo Tarnita. "La alta densidad de personas realmente inteligentes que están preparadas para pensar interdisciplinariamente hace que sea muy fácil comenzar colaboraciones e incluso producireste tipo de documentos, donde todos los autores son de Princeton ", dijo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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