Cómo las gotas de aceite pueden imitar el comportamiento de las células vivas

Un equipo de la Universidad de Nueva York (NYU, por sus siglas en inglés) logró que gotas microscópicas de aceite en agua cambien de forma y absorban lo que las rodea, un comportamiento asociado a las células vivas que en este caso surge solo de la física y la química, sin genes, proteínas ni maquinaria celular activa, informó el portal científico Phys.org.

El hallazgo fue publicado en Nature Communications y apunta a demostrar que rasgos considerados distintivos de la vida, como la morfogénesis y la captura de material del entorno, pueden aparecer en sistemas sintéticos mucho más simples. El trabajo también abre una vía para estudiar con mayor control cómo las células moldean sus estructuras y forman compartimentos.

La morfogénesis es una de las propiedades que definen a la vida. Se trata de la capacidad de células y tejidos para remodelarse, generar compartimentos y envolver material externo, transformaciones que en organismos vivos suelen depender de un conjunto molecular sofisticado.

Los investigadores evaluaron si ese cambio de forma podía reproducirse en partículas sintéticas para imitar características propias de los seres vivos. El experimento confirmó que sí: bastó combinar aceite, agua y moléculas similares al jabón.

Las gotas evolucionaron a diversas formas complejas

Stefano Sacanna, profesor de química en NYU y coautor principal del estudio, trabajó con sus colegas en un sistema formado por gotas microscópicas de aceite suspendidas en agua y una molécula de tipo jabonoso llamada copolímero en bloque P123. Al añadir ese compuesto a gotas esféricas, las partículas se transformaron de manera espontánea en estructuras con forma de flor, configuraciones dendríticas —con ramificaciones—, mancuernas, discos y copas.

Para Sacanna, lo llamativo fue comprobar que ese fenómeno no pertenece exclusivamente al mundo celular. “Lo que nos sorprendió es que no se necesita esa maquinaria celular para obtener la misma clase de comportamiento”, afirmó.

El proceso, además, fue controlable y reversible. Al modificar la concentración de la molécula jabonosa o al calentar y enfriar la muestra, el equipo pudo llevar las gotas de una forma a otra y luego hacerlas volver a su estado previo por la misma ruta morfogenética, pero en sentido inverso.

Ese punto distingue al sistema de lo que ocurre en las células de casi todos los seres vivos, donde esos cambios no suelen poder revertirse de la misma manera. En el experimento, la transición entre formas dependió de condiciones físicas ajustables —como la temperatura o la concentración del compuesto jabonoso— y no de procesos biológicos internos.

El sistema imitó la captura celular del entorno

Bajo ciertas condiciones, las gotas no solo cambiaron de forma: también se plegaron sobre sí mismas, rodearon el fluido circundante y atraparon en su interior aquello que flotaba cerca. Ese comportamiento constituyó la evidencia más contundente del estudio y confirmó que las partículas sintéticas pueden engullir su entorno.

Florent Fessler, investigador posdoctoral en NYU y primer autor del trabajo, señaló que las gotas reproducen de manera autónoma una dinámica que recuerda a ciertos mecanismos de incorporación de materia en las células.

“Este comportamiento de deglución refleja de cerca un proceso celular llamado macropinocitosis, a veces descrito como ‘bebida celular’, en el que una célula traga una pequeña parte de lo que la rodea. Nuestras gotas hacen esto por sí solas, sin que intervenga ninguna parte biológica”, resaltó.

Los autores aclararon que sus experimentos no reproducen la bioquímica de una célula ni crean vida artificial. Lo que sí ofrecen es un sistema modelo para analizar cómo las células adquieren forma y construyen sus estructuras.

Paul Chaikin, profesor Silver de física en NYU y coautor principal, señaló que estos cambios son difíciles de aislar en células vivas. Por eso, añadió, un modelo de este tipo permite estudiar de manera más simple y controlada los principios físicos que hay detrás del comportamiento celular.

El trabajo también sugiere aplicaciones en materiales adaptativos. De acuerdo con el portal, las gotas podrían servir como contenedores diminutos capaces de reestructurarse en respuesta al entorno o de capturar carga cuando sea necesario.

Sacanna indicó que, en las condiciones adecuadas, estas gotas pueden reorganizarse y envolver lo que tienen alrededor hasta formar una cápsula o una cubierta protectora. Añadió que ese pequeño contenedor podría resguardar una carga valiosa —como un fármaco u otra molécula activa— y que, por tratarse de un cambio de forma inespecífico y versátil, el sistema podría tener muchas aplicaciones potenciales.