Cuando diferentes tipos de células compiten en un espacio confinado, aquellas que eliminan los desechos más rápido tienen más posibilidades de dominar su entorno. Investigadores del Instituto Max Planck para la Dinámica y la Autoorganización (MPI-DS) demostraron en su modelo que no solo una mayor tasa de proliferación neta, sino también la eliminación rápida de células muertas proporciona una ventaja competitiva. Mezclaron dos poblaciones de células que solo diferían en la tasa de eliminación de desechos y demostraron que, después de unas pocas generaciones, la población con la tasa de eliminación más alta comienza a dominar el espacio confinado.
Los organismos y tejidos biológicos exhiben una renovación constante de material celular; por ejemplo, para mantener la integridad de los tejidos, en caso de crecimiento de tumores, o para la supervivencia de comunidades bacterianas. Intuitivamente, los tipos de células que pueden proliferar más rápido o morir con menos frecuencia en un entorno determinado dominarán el espacio confinado dentro de un organismo o compartimento. «Sin embargo, estos factores tradicionales no siguen siendo los únicos que determinan la aptitud competitiva, si se tienen en cuenta también los restos que dejan las células moribundas», dice Ramin Golestanian, director gerente de MPI-DS. En su estudio, los investigadores del departamento de Física de la Materia Viva demostraron que los tipos de células que se eliminan más rápido después de la muerte tienen una ventaja que puede convertirlas en las especies dominantes.
Los científicos crearon un modelo para simular células en crecimiento que llenan una cantidad limitada de espacio hasta que se acumula la presión mecánica y alcanzan un estado en el que la división y la muerte celular se equilibran entre sí. «Queríamos averiguar qué efecto tiene la materia muerta en el crecimiento de un sistema vivo. Para ello, diseñamos un modelo simple que es uno de los primeros en considerar explícitamente los efectos mecánicos de las células muertas», dijo Yoav Pollack, primer autor de el estudio, describe el enfoque. «Luego analizamos dos tipos de células que diferían exclusivamente en la tasa de eliminación de materia muerta y rastreamos la proporción de ambas poblaciones a lo largo del tiempo. Para nuestro entusiasmo, observamos un claro impacto en el estado físico general, lo que generó una ventaja para el tipo de célula cuyas células muertas las células se eliminan más rápidamente», explica.
Hacer espacio para nuevas células
A primera vista, la eliminación de material muerto puede parecer desconectada de la formación de nuevas células, o incluso contraproducente, ya que abre espacio para que otras especies invadan. Pero el modelo muestra que al eliminar los desechos más rápido, aumenta la cantidad de células vivas en comparación con las muertas. En general, esto da como resultado un crecimiento más receptivo cuando a una especie se le presentan oportunidades de expansión. Si bien esto tiene pocas consecuencias en una población de células homogéneas del mismo tipo, marca una diferencia en la interfaz donde diferentes tipos de células compiten por el espacio. Es más probable que la población con la tasa de limpieza más alta tenga una celda viva en las cercanías disponible para llenar el espacio vacante a través de la proliferación. De esta forma, la mayor proporción de células vivas otorga una ventaja competitiva.
«En términos simplificados, se podría decir que limpiar y ocupar un nuevo espacio es más ventajoso que mantener el espacio ya ocupado», comenta el líder del grupo, Philip Bittihn. “En ciertos casos, esta nueva contribución a la competencia también podría explicar por qué los tejidos y organismos biológicos evolucionaron para utilizar mecanismos específicos de eliminación de células, que son más eficientes en comparación con las alternativas”, concluye.
Como este efecto se ha descrito ahora por primera vez, abre varias líneas de investigación nuevas, como analizar en qué medida contribuye a la aptitud general en relación con otros factores de aptitud. Sin embargo, el modelo demuestra que limpiar lo que ensucias realmente vale la pena para las células.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
