Una nueva perspectiva sobre la morfogénesis
La morfogénesis es un proceso biológico por el que una célula, tejido u órgano desarrolla su forma y uno de los ejemplos más destacados de la autoorganización biológica. Además, sigue siendo uno de los grandes misterios de la biología. «Comprender cómo surge el plan corporal durante la morfogénesis constituye una de las principales preguntas de la investigación en biología del desarrollo y biofísica», explica Kinneret Keren(se abrirá en una nueva ventana), biofísica del Instituto Tecnológico de Israel(se abrirá en una nueva ventana) (Technion). El proyecto HydraMechanics(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, se puso en marcha para ayudar a responder a esta pregunta. «Nuestra investigación busca esclarecer el proceso de morfogénesis desde una perspectiva biofísica, centrándose en el papel de las fuerzas mecánicas y la retroalimentación en la formación y estabilización del plan corporal», agrega Keren, investigadora principal del proyecto.
Comprender las capacidades regenerativas de la hidra
Para investigar la base mecánica de la morfogénesis, el proyecto, que contó con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), se centró en la hidra, un pequeño animal depredador de agua dulce. La hidra es un animal pluricelular con un plan corporal uniaxial y una gran capacidad de regeneración. «Gracias a su sencillo plan corporal y a su flexibilidad experimental, la hidra constituye un sistema modelo clásico para estudiar la morfogénesis», comenta Keren. El equipo utilizó técnicas modernas de imagenología y manipulación para ahondar en los mecanismos mecánicos responsables de la formación y estabilización del plan corporal durante la regeneración de la hidra tanto a nivel celular como tisular.
Los mecanismos subyacentes a la organización y regeneración de los tejidos
Una de las hipótesis centrales del proyecto es que la hidra posee mecanismos de retroalimentación mecánica que conducen, en último término, a una organización tisular robusta, a la formación del eje corporal y a la regeneración. «Para investigar directamente la influencia de estas fuerzas mecánicas, así como su retroalimentación en el proceso de regeneración de la hidra, aplicamos diversas perturbaciones mecánicas externas y analizamos su efecto tanto en el proceso como en la morfología final del animal regenerado», apunta Keren. En el proyecto también se abordó la cuestión de cómo se establece y mantiene la polaridad del eje corporal durante la morfogénesis. Tal y como explica Keren, la polaridad requiere una coordinación global a nivel de todo el organismo para generar un eje corporal bien definido. Al mismo tiempo, se manifiesta localmente en el comportamiento y la diferenciación de células individuales dentro del tejido. «Al analizar cómo la mecánica y la organización dinámica del citoesqueleto de actina influyen en el establecimiento y mantenimiento de la polaridad durante la regeneración, esperamos aportar nuevos conocimientos sobre los mecanismos que coordinan el comportamiento celular y establecen la polaridad del eje corporal durante la morfogénesis», comenta Keren.
Nada por lo que perder la cabeza
Gracias a estas investigaciones, el equipo del proyecto hizo varios descubrimientos importantes. Por ejemplo, se demostró cómo la herencia estructural a gran escala de la organización del citoesqueleto puede guiar el eje corporal en la regeneración de la hidra. Uno de los hallazgos más interesantes está relacionado con la capacidad única de la hidra para regenerar la pérdida de su cabeza. En este sentido, los investigadores demostraron que la futura región de la cabeza, dentro de los fragmentos de tejido en regeneración, experimenta múltiples episodios de estiramiento intenso, ruptura y deformación. Muchos de los resultados del proyecto se han publicado en diferentes revistas científicas y pueden consultarse en línea. «Nuestra investigación sobre la regeneración en la hidra representa un paso decisivo hacia la integración de la mecánica y otros procesos del desarrollo en un marco biofísico integral de la morfogénesis», concluye Keren. «Por tanto, las lecciones aprendidas de nuestra labor pueden contribuir a esclarecer los fundamentos mecánicos de la morfogénesis en otros organismos».
