Una de las cosas más notables sobre las icónicas rayas amarillas y azules del pez cebra es que aparecen de manera confiable.
El pez cebra comienza su vida como embriones transparentes, con tres tipos de células pigmentarias en su piel. A medida que se desarrollan, las células pigmentarias de alguna manera logran organizarse casi sin fallas en las rayas que todos conocemos.
Ahora los investigadores han desarrollado un modelo matemático que puede explicar el papel clave que desempeña una de esas células pigmentarias para asegurarse de que cada franja termine exactamente donde pertenece al pez.
"Es sorprendente que tenga estas células individuales que pueden clasificarse en estos patrones confiables", dijo Alexandria Volkening, autora principal del estudio y becaria postdoctoral en el Instituto de Biociencias Matemáticas de la Universidad Estatal de Ohio.
"Las células se mueven alrededor de la piel para crear rayas. Es como pájaros individuales que saben agruparse y volar en formación".
Este nuevo modelo sugiere que uno de los tipos de células de pigmento, llamados iridóforos, lidera el proceso de organización celular. Estas células proporcionan redundancias en el proceso de interacción celular que asegura que si una interacción falla, otra puede hacerse cargo.
El resultado es que el pez cebra obtiene sus rayas, incluso cuando algunos de los procesos celulares salen mal, dijo.
Volkening realizó la investigación con Bjorn Sandstede, profesor de matemáticas aplicadas en la Universidad de Brown. Su estudio fue publicado hoy en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Hasta hace poco, casi toda la investigación sobre rayas de pez cebra se centraba en las otras dos células pigmentarias: las células negras llamadas melanóforos y las células amarillas llamadas xantóforos. No fue hasta 2013 que los biólogos descubrieron que los iridóforos también desempeñaban un papel.
El papel de los iridóforos es definitivamente vital: algunas mutaciones del pez cebra que no tienen iridóforos desarrollan manchas en lugar de rayas.
"En nuestro modelo matemático, usamos lo que sabemos sobre las interacciones de los otros dos tipos de células para explicar qué impulsa el comportamiento del iridóforo. Descubrimos que podíamos predecir qué harían los iridóforos de una manera que coincida bien con lo que los biólogos tienenobservado en pez cebra ", dijo.
Los investigadores han sabido que los iridóforos cambian su forma en patrones cuidadosamente orquestados en la piel del pez cebra, y los cambios en la forma instruyen a los otros dos tipos de células sobre dónde ir en formas que resultan en rayas.
El modelo explica qué impulsa estos cambios de forma.
El modelo mostró, no es sorprendente, que el proceso es extremadamente complejo, dijo Volkening. Pero la complejidad es necesaria para generar redundancia en el proceso. Los investigadores descubrieron que podían reducir la complejidad del modelo de alguna manera, y el pez cebraaún desarrollaría rayas.
"Creemos que esto se debe a que los iridóforos están recibiendo sus señales de múltiples lugares. Si una interacción falla, hay otra que puede tomar su lugar", dijo.
"Debido a las redundancias, puede eliminar algunas interacciones y aún obtener rayas. No son rayas perfectas, pero son similares".
Sin embargo, hay casos en que el proceso se descompone tanto que ya no se forman rayas. Eso ocurre en algunas mutaciones del pez cebra. Volkening dijo que el modelo puede explicar estas mutaciones, lo que aumenta la probabilidad de que el modelo sea correcto.
"El descubrimiento biológico del papel de los iridóforos fue un cambio de paradigma real en la forma en que pensamos que se crearon las rayas de pez cebra. Esto llevó a muchas preguntas abiertas, y nuestro modelo matemático proporciona una explicación de cómo se comportan los iridóforos en la piel del pez," ella dijo.
"Demostramos que las interacciones complejas de estas células pueden ser importantes para la formación confiable de franjas, pero también son clave para saber por qué el pez cebra tiene franjas pero los peces relacionados tienen diferentes patrones"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Jeff Grabmeier. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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