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

Investigadores de NYU lograron que partículas microscópicas cambien de forma y capturen material de su entorno, rasgos que hasta ahora se asociaban exclusivamente a estos organismos

Mesa de laboratorio con estante de madera, varias probetas con líquidos, un vaso de precipitados con gotero, dos frascos de vidrio y placas de Petri con muestras
Investigadores de la Universidad de Nueva York lograron que gotas microscópicas de aceite en agua cambien de forma y absorban material del entorno sin genes ni proteínas (Imagen Ilustrativa Infobae)
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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.

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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.

Plato de Petri de cristal, líquido blanco, tres formaciones circulares con núcleos translúcidos amarillos y ámbar rodeados por halos blancos, burbujas pequeñas.
El experimento con aceite, agua y el copolímero en bloque P123 reprodujo en partículas sintéticas características asociadas a los seres vivos (Imagen Ilustrativa Infobae)

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.

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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.

Un fondo azul claro con pequeñas burbujas contiene una burbuja grande, una forma ramificada, una forma de flor, un cuenco y una forma ovalada verde.
Las gotas microscópicas evolucionaron de esferas a formas de flor, estructuras dendríticas, mancuernas, discos y copas en el sistema desarrollado por NYU (Imagen Ilustrativa Infobae)

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.

Gel transparente y viscoso con burbujas de aire y múltiples microcápsulas esféricas de colores rojo, azul, verde y amarillo sobre un fondo blanco.
Las gotas se plegaron, rodearon el fluido circundante y atraparon lo que flotaba cerca, en un comportamiento comparable a la macropinocitosis celular (Imagen Ilustrativa Infobae)

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 valiosacomo 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.

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