Cuando una célula reproductiva comienza el complejo proceso que conduce a la división celular, en su interior ocurren cambios que normalmente resultan invisibles.

Investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) consiguieron observar uno de ellos: ondas formadas por millones de moléculas que recorren la superficie de ovocitos de estrella de mar creando impresionantes espirales luminosas.

Las imágenes parecen mostrar pequeñas galaxias o tormentas, pero en realidad corresponden a actividad bioquímica dentro de una sola célula.

El estudio fue publicado en 2020 en la revista Nature Physics.

¿Qué estamos viendo realmente?

Los investigadores estudiaron una proteína llamada Rho-GTP, una forma activa de las proteínas Rho, que participan en procesos fundamentales como la organización del citoesqueleto y la división celular.

Cuando se activa, una gran cantidad de estas proteínas se acumula temporalmente cerca de la membrana del ovocito.

Para observarlas, los científicos utilizaron marcadores fluorescentes y microscopía confocal.

El resultado fue sorprendente: la actividad no aparecía de manera uniforme.

En lugar de ello, se propagaba por la superficie celular formando ondas y espirales. Algunas surgían espontáneamente, otras viajaban en direcciones opuestas y algunas desaparecían al encontrarse entre sí.

¿Para qué sirven estas ondas?

Una célula necesita coordinar millones de procesos químicos al mismo tiempo.

En los ovocitos, las ondas de Rho ayudan a organizar cambios en el citoesqueleto, la red interna que da forma a la célula y participa en su división.

Los investigadores creen que este tipo de señales contribuye a coordinar dónde y cómo debe contraerse la superficie celular durante etapas relacionadas con la división.

Estudios posteriores han confirmado que las dinámicas de Rho están estrechamente relacionadas con las ondas de contracción que recorren los ovocitos de estrella de mar.

Espirales parecidas a huracanes

Lo que llamó especialmente la atención del equipo del MIT fue la forma de estas ondas.

Al analizar matemáticamente sus movimientos encontraron estructuras conocidas como defectos topológicos, puntos alrededor de los cuales las ondas giran creando una especie de vórtice.

Ese comportamiento tiene paralelos matemáticos con fenómenos observados en sistemas completamente diferentes.

Entre ellos se encuentran:

vórtices en determinados fluidos cuánticos;

movimientos turbulentos;

circulación atmosférica y oceánica;

propagación de algunas señales eléctricas en el corazón y el cerebro.

Esto no quiere decir que una célula funcione igual que un huracán o que un fluido cuántico.

La similitud está en las reglas matemáticas que describen cómo aparecen, se mueven, interactúan y desaparecen determinadas estructuras ondulatorias.

Una regla que aparece en lugares muy diferentes

Este tipo de descubrimientos resulta interesante porque muestra cómo sistemas aparentemente desconectados pueden terminar produciendo estructuras semejantes.

Una célula tiene apenas una fracción de milímetro. Un huracán puede extenderse cientos de kilómetros. Un sistema cuántico funciona bajo condiciones completamente diferentes.

Y, sin embargo, determinadas ecuaciones pueden describir comportamientos similares.

Para los investigadores, estudiar estas coincidencias permite utilizar herramientas desarrolladas en física y matemáticas para comprender mejor fenómenos biológicos.

No es una imagen de un embrión humano

Otro punto importante es que las imágenes virales pueden generar confusión.

El experimento se realizó principalmente con ovocitos de estrella de mar, elegidos porque son células grandes y fáciles de observar bajo el microscopio.

Además, en los experimentos se manipuló la actividad celular para reproducir y estudiar este tipo de ondas de forma controlada. Por lo tanto, la imagen no debe describirse simplemente como una fotografía de “un óvulo humano inmediatamente después de ser fecundado”.

Lo extraordinario sigue siendo real.

Dentro de una sola célula pueden aparecer sistemas de ondas dinámicas capaces de crear espirales, colisionar entre sí y reorganizarse constantemente.

Y su comportamiento recuerda, al menos matemáticamente, a algunos de los patrones que aparecen a escalas muchísimo mayores en la naturaleza.