Los diversos colores, formas y patrones de los peces son cautivadores. A pesar de tal diversidad, una característica general que podemos observar en pescados como el salmón o el atún una vez que se sirven en un plato como el sushi, son los distintos patrones de 'V' enSu carne. Si bien esto parece ser observado genéticamente en la disposición de los músculos de la mayoría de las especies de peces, es desconcertante cómo surge un patrón en 'V' tan genérico.
Un equipo de investigadores del Instituto de Mecanobiología MBI de la Universidad Nacional de Singapur NUS investigó la ciencia detrás de la formación de los patrones en 'V', también conocidos como patrones de chevron, en los músculos nadadores de los peces.El estudio se centró en el miotoma un grupo de músculos servidos por una raíz nerviosa espinal que constituye la mayor parte del cuerpo del pez. Estos músculos de los peces impulsan el movimiento de natación de lado a lado del pez y se cree que el patrón de chevron aumenta la eficiencia de la natación.. El equipo de investigación descubrió que estos patrones no surgen simplemente de la instrucción genética o de las vías bioquímicas, sino que en realidad requieren fuerzas físicas para desarrollarse correctamente. Los hallazgos del estudio se publicaron en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América el 26 de noviembre de 2019.
La fricción y el estrés se combinan para dar forma a los patrones en el músculo del pez
El patrón de chevron no es exclusivo del salmón y el atún; también está presente en otras especies de peces como el pez cebra, así como en algunas especies de anfibios como salamandras y ranas durante el desarrollo. La forma de 'V' aparece por primera vez en los somitas- los bloques de construcción precursores del miotoma, que forma los músculos esqueléticos. Los somitas se forman típicamente durante los primeros días del desarrollo o morfogénesis de los peces.
Un equipo de científicos dirigido por el Dr. Sham Tlili, becario postdoctoral de MBI, y el profesor asistente de investigación principal, Timothy Saunders, estudiaron la formación de chevrones en el miotoma de embriones de pez cebra. Inicialmente, cada segmento de miotoma en desarrollo futuro tiene forma cúbica.horas, se deforma en una forma puntiaguda de "V." Para descubrir cómo se produce realmente esta deformación, el equipo adoptó una combinación de diferentes técnicas: imágenes del miotoma del pez cebra en desarrollo con una resolución de una sola célula, análisis cuantitativo de los datos de las imágenes;y encajar los datos cuantitativos en modelos biofísicos.
Con base en los hallazgos de sus estudios experimentales y teóricos, los científicos de MBI identificaron ciertos mecanismos físicos que pensaron que podrían estar guiando la formación de chevrones durante el desarrollo de los peces.
En primer lugar, los miotomas en desarrollo están conectados físicamente a otros tejidos embrionarios como el tubo neural, la notocorda, la piel y los tejidos ventrales. La fuerza de su conexión con estos diferentes tejidos varía en diferentes momentos de la formación del miotoma y, en consecuencia, en diferentes cantidadesde fricción se generan a través del tejido. Efectivamente, las regiones laterales del miotoma en desarrollo están bajo mayor fricción que la región central. A medida que nuevos segmentos empujan el miotoma hacia adelante, esto conduce a la formación de una forma de 'U' poco profunda en el tejido del miotoma.
En segundo lugar, las células dentro del futuro miotoma comienzan a alargarse a medida que forman fibras musculares. El equipo de investigación reveló que este proceso de transformación genera una fuerza activa y no uniforme a lo largo de ciertas direcciones dentro del tejido somita, lo que da como resultado la forma de 'U'afilado en el característico chevron en forma de 'V'. Por último, los reordenamientos celulares orientados dentro del futuro miotoma ayudan a estabilizar la forma de chevron recién adquirida.
Descifrando los patrones que guían la formación de órganos
El profesor asistente Saunders, un físico teórico que aplica principios físicos para caracterizar los procesos biológicos que tienen lugar durante el desarrollo, dijo: "Este trabajo revela cómo una interacción cuidadosamente equilibrada entre la morfología celular y las interacciones mecánicas puede impulsar la aparición de formas complejas durante el desarrollo.Estamos emocionados de ver si los principios que hemos revelado también están actuando en la configuración de otros órganos ".
Es común atribuir cualquier cosa 'relacionada con la apariencia' a la genética de un organismo. A través de este estudio, los científicos de MBI muestran cómo las fuerzas biofísicas que varían temporal y espacialmente juegan un papel en la determinación de la forma de un organismo.
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Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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