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Descubren una nueva forma geométrica: el escutoide

Descubren una nueva forma geométrica: el escutoide

Esta forma geométrica recién descrita explica cómo se pliega el epitelio.
¿Qué apariencia tiene?

El epitelio es un tejido que recubre las cavidades y las superficies estructurales por todo el cuerpo. A medida que se desarrolla un embrión, los tejidos se doblan en formas tridimensionales complejas que conducen a los órganos. Las células epiteliales son precisamente los bloques de construcción de este proceso que forman, por ejemplo, la capa externa de la piel y recubren los vasos sanguíneos y los órganos de todos los animales.

Como tal, este tejido epitelial está formado por millones y millones de estas diminutas células. Estas células se juntan herméticamente.

Hasta ahora, representábamos las células de tejidos epiteliales (o epitelio) como prismas, pero un equipo internacional de científicos liderado por el experto en biología Luis M. Escudero de la Universidad de Sevilla (España) ha descubierto que ese modelo no se corresponde con la organización de las células en los tejidos epiteliales a la luz del microscopio, identificando una nueva forma geométrica en el proceso. Parece un prisma, pero mientras que un extremo del prisma tiene cinco aristas, el otro tiene seis: una peculiaridad geométrica hecha posible por una división en forma de Y que divide uno de los bordes del prisma en dos, creando un mini triángulo.
Este extraño «prisma retorcido» puede sonar a uno de los dibujos con los que el artista M.C. Escher podría haber experimentado, pero de acuerdo con el equipo, esta forma nunca ha sido descrita previamente en la literatura científica. Descubrieron que, durante la flexión del tejido, las células epiteliales adoptan una forma previamente no descrita que permite a las células minimizar el uso de energía y maximizar la estabilidad de la unión. Han llamado a esta nueva forma: escutoide, «una solución geométrica para el embalaje tridimensional de los epitelios».
Los investigadores hicieron este hallazgo a través de modelos computacionales que utilizaban la diagramación de Voronoi, una herramienta que se usa en varios campos para comprender la organización geométrica. Para su sorpresa, la forma adicional descubierta ni siquiera tenía un nombre en matemáticas, por lo que se presentó una oportunidad fabulosa de nombrar una nueva forma geométrica.

El grupo ha denominado a la nueva forma «escutoide», por su parecido con el escutelo, la parte posterior de un tórax o sección media de un insecto.

Para verificar las predicciones del modelo, analizaron el empaquetamiento tridimensional de diferentes tejidos en distintos animales. Los datos experimentales confirmaron que las células epiteliales adoptaban formas y motivos de organización tridimensionales similares a los predichos por el modelo computacional.

Utilizando enfoques biofísicos, los científicos argumentan que los escutoides -algo así como un prisma torcido- estabilizan la unión tridimensional y lo hacen energéticamente eficiente.

Sus hallazgos podrían allanar el camino para comprender la organización tridimensional de los órganos epiteliales y conducir a avances en la ingeniería de tejidos.

«Además de este aspecto fundamental de la morfogénesis, la capacidad de diseñar tejidos y órganos en el futuro se basa fundamentalmente en la capacidad de comprender, y luego controlar, la organización tridimensional de las células», escriben los autores, en el estudio que publica la revista Nature Communications.

«Hemos desbloqueado la solución de la naturaleza para lograr una flexión epitelial eficiente», comentan los autores.
Referencia: Pedro Gómez-Gálvez et al, Scutoids are a geometrical solution to three-dimensional packing of epithelia, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-05376-1
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