Doblar, desdoblar y volver a doblar el cuerpo: el complejo trabajo del "animal más simple"

"Sin cerebro", "sin músculos", "sin boca ni estómago": esos son los seres que, como si fueran origami, pliegan y despliegan su cuerpo para crear formas tridimensionales. El Prakash Lab de la Universidad de Stanford ha descubierto un tipo de "plegado de tejido" en el Trichoplax adhaerens, uno de los animales más simples conocidos como placozoos, que no había sido reportado previamente en la naturaleza.Trichoplax adhaerens (en adelante, Trichoplax).Phys.org

El significado de la transformación tridimensional de un "animal plano" de 1 mm

El Trichoplax es un animal semitransparente de aproximadamente 1 mm de diámetro, compuesto por dos capas de epitelio y una capa intermedia, que carece de nervios (neuronas) y músculos. A pesar de esto, ha captado el interés de los investigadores por su comportamiento inesperado, como "cazar" algas para alimentarse y defenderse de los depredadores con veneno.BioInteractive

Hasta ahora, el Trichoplax se describía a menudo como un "organismo plano que se mueve en 2D". Sin embargo, esta investigación desafía esa "premisa". El Trichoplax puede plegar su cuerpo y adoptar formas tridimensionales según las circunstancias. Además, su manera de plegarse no es fija, sino que es diversa y **no estereotipada**.Dryad

No solo "cilios = pelos que mueven agua"

El punto clave son los cilios que crecen en la superficie celular. Los cilios suelen asociarse con el transporte de moco en las vías respiratorias o el nado de microorganismos en el agua, como "órganos para fluidos". Sin embargo, el equipo de investigación demostró que los cilios del Trichoplax se mueven como si "caminaran" sobre la superficie, formando la estructura del tejido.Phys.org

De hecho, la idea de "moverse sobre superficies (caminar/arrastrarse) con cilios" además de "nadar con cilios" ya es conocida en el contexto biológico. Existen descripciones generales que mencionan el uso de cilios por parte del Trichoplax para "caminar" sobre superficies.OUP Academic

Sin embargo, la novedad en esta ocasión es que este caminar no se limita a un simple movimiento, sino que se convierte en la fuente motriz de la transformación morfológica que "pliega y despliega la lámina epitelial".Life Science Network

Los pliegues surgen de "ambiente y movimiento", no de "planificación"

El plegado epitelial descrito en los libros de texto de embriogénesis suele seguir una "secuencia estereotipada" basada en cambios de forma celular, proliferación y señales moleculares. Sin embargo, en este estudio, el plegado/despliegue del Trichoplax no sigue un camino claro de "plegado→próximo aquí→…".
El equipo de investigación organiza que las "transiciones" entre estados plegados y desplegados surgen como resultado de la **interacción entre el ambiente (forma del sustrato) y el movimiento (motilidad)**, influenciadas por la adhesión de los cilios al sustrato (suelo) y la dinámica de la caminata ciliar.Dryad

Aquí es donde se encuentra la razón por la que se le compara con el "origami". En el origami, el papel tiene la restricción de "plegarse", y la forma se determina por las líneas de plegado y las condiciones circundantes (cómo se sostiene y se apoya). De manera similar, la física de las láminas epiteliales como hojas delgadas es efectiva. Este estudio es un ejemplo impresionante de cómo utilizar esa física sin necesidad de nervios.Phys.org

Seguimiento del "plegado" y "desplegado" con microscopía 4D y grandes volúmenes de datos

Utilizando microscopía de lámina de luz fluorescente 4D, cuantificaron la geometría (curvatura) del estado plegado, el cambio de curvatura durante el despliegue y la distribución del tiempo necesario para el despliegue. Además, mediante pruebas repetidas, análisis de escalado y simulaciones de modelos de juguete, demostraron cómo la actividad ciliar colectiva puede estabilizar y conducir el despliegue.Dryad

Los datos publicados están recopilados en Dryad, con un total de más de 200 GB. Incluyen mapas de curvatura epitelial, plegados sobre capilares de vidrio, condiciones sin sustrato y condiciones con fármacos (por ejemplo, LiCl), entre otros.Dryad

Este es un tipo de investigación que, aunque modesta, es poderosa, ya que aborda fenómenos "sorprendentes al verlos en video" mediante geometría y estadística.

¿Cómo adquirieron "forma" los "animales más primitivos"?

Los investigadores se adentran audazmente en el tema de la evolución. Si en animales de divergencia temprana como el Trichoplax se pueden observar principios de transformación morfológica sin depender de sistemas nerviosos, surge la hipótesis de que la "formación de formas" se estableció antes de la invención de los nervios, mediante física y movimiento colectivo.Phys.org

En la embriogénesis, el plegado epitelial aparece "naturalmente" en la formación de arrugas cerebrales y la unión de órganos. Este descubrimiento ilumina esa "naturalidad" desde un lugar más primitivo.Phys.org

Repercusiones en la ingeniería: robótica blanda, biología sintética y "plegado diseñado"

Lo interesante de este sistema es que, además de la embriología y la evolución, se puede traducir fácilmente al lenguaje del diseño. Al considerar las láminas epiteliales como "materia activa delgada", el movimiento colectivo de los cilios puede formar formas "espontáneamente" con poco control externo. Esto ofrece pistas para la robótica blanda y la biología sintética sobre cómo crear formas tridimensionales mediante la combinación de **"material (lámina) + micro-movimiento (cilios) + entorno"**.Dryad

El Prakash Lab ya es conocido por presentar cambios de forma en organismos unicelulares como "origami celular" (en otro tema) y por crear el microscopio Foldscope mediante plegado de papel, mostrando afinidad con la idea de "plegar = precisión". Este "origami viviente" parece estar en esa misma línea.Stanford News

Reacciones en redes sociales/internet: "Tres puntos de impacto" que facilitan la difusión

A pesar de su contenido serio, esta noticia tiene elementos que facilitan su difusión en internet desde el principio.

1. El problema de "parece inteligente a pesar de no tener cerebro"
   Al escuchar "sin nervios", la gente tiende a pensar que "no puede hacer nada". Sin embargo, en realidad, la física y el movimiento colectivo pueden dar lugar a fenómenos "aparentemente inteligentes". Esto es sorprendente.Phys.org

2. El poder visual (origami × biología × video)
   El equipo de investigación ha utilizado videos en stop-motion con papel para destacar esta habilidad, lo que hace que "la imagen" impacte antes que el texto.Phys.org

3. Actualización de la imagen de "cilios"
   Rompe el estereotipo de cilios = fluidos y presenta una reinterpretación de "caminar para formar formas". Esto se transmite como "nuevo conocimiento" incluso para quienes no son especialistas.OUP Academic

Cuantitativamente, el artículo correspondiente en Phys.org muestra que, inmediatamente después de su publicación, el contador de reacciones ya tiene "dos dígitos" (mostrado por separado del número de comentarios), lo que sugiere que es un tema que "se comparte una vez encontrado".Phys.org

Conclusión: El origami podría no ser solo una metáfora, sino un principio

Este estudio desafía la suposición de que "la formación de formas complejas requiere un cerebro complejo". Con solo una lámina delgada, cilios diminutos y contacto con el sustrato, se generan dinámicas de plegado y despliegue.Dryad

¿Cómo adquirieron "forma" los animales más primitivos? ¿Por qué el plegado es tan importante en el desarrollo de nuestros cuerpos? ¿Podremos "diseñar" pliegues en el futuro?
El tranquilo y extraño origami del Trichoplax parece ser una puerta de entrada a todas estas preguntas.Life Science Network