Nuestros cuerpos son notablemente hábiles para adaptarse a entornos cambiantes. Por ejemplo, ya sea en medio del calor del verano o de una helada invernal, nuestra temperatura interna se mantiene estable en 37°C, gracias a un proceso llamado homeostasis. Este acto de equilibrio oculto es vital para la supervivencia, ya que permite a los animales mantener condiciones internas estables incluso cuando el mundo externo cambia. Pero una investigación reciente del Grupo Ikmi en EMBL Heidelberg muestra que la homeostasis puede ir más allá de la regulación interna y redefinir activamente la forma de un organismo.
La anémona de mar estrella (Nematostella vectensis) posee notables capacidades regenerativas. Córtale la cabeza o el pie y simplemente le crecerá uno nuevo. Córtelo por la mitad y cada trozo se convertirá en una anémona completa y totalmente funcional.
Mientras que algunos animales en regeneración, como las salamandras y los peces, se centran en restaurar las partes perdidas en proporción a lo que queda, esta anémona de mar adopta un enfoque diferente. Remodela todo su cuerpo para mantener la misma forma general, incluso si eso significa ajustar partes que no resultaron dañadas. Esta característica también se observa en los platelmintos y otros animales con capacidades regenerativas de todo el cuerpo.
«La regeneración consiste en restaurar la función después de la pérdida o daño del tejido», explicó Aissam Ikmi, líder del grupo EMBL y autor principal de un nuevo estudio en la revista. Célula del desarrollo. «La mayoría de los estudios de investigación consideran principalmente patrones y tamaños en la regeneración, pero nuestros hallazgos muestran que mantener la forma también es crucial, y es algo que el organismo controla activamente».
El descubrimiento comenzó cuando Stephanie Cheung, investigadora doctoral del grupo de Ikmi, notó algo inusual. Cuando se lesionó la pata de una anémona de mar, Cheung observó no sólo la división celular en el lugar de la herida sino también una división celular inesperada en el extremo opuesto del cuerpo: el área de la boca. Esto sugirió que la anémona estaba enviando señales a través de todo su cuerpo en respuesta a la lesión.
Para investigar esto, el equipo de investigación utilizó una técnica llamada transcriptómica espacial combinada con imágenes avanzadas. Esto les permitió ver qué genes estaban activos en diferentes partes del cuerpo de la anémona durante la regeneración. Lo que encontraron fue sorprendente: la lesión desencadenó cambios moleculares tanto cerca como lejos de la herida. Las células se movieron y los tejidos se reorganizaron, remodelando efectivamente todo el cuerpo.
Curiosamente, el grado de remodelación del cuerpo dependía de la gravedad de la lesión. La pérdida de un pie provocó cambios leves, mientras que la anémona cortada por la mitad provocó una remodelación significativa. El equipo identificó una familia de enzimas llamadas metaloproteasas que se volvían más activas a medida que se perdía más tejido. Estas enzimas no sólo actuaban en el lugar de la herida; estaban activos en todo el cuerpo, ayudando a realinear los tejidos.
«La actividad metaloproteasa nunca antes se había demostrado en animales como este», dijo Petrus Steenbergen, uno de los autores principales del estudio y técnico senior de investigación del Grupo Ikmi. «Tuve que diseñar y optimizar las condiciones experimentales para Nematostella basado en la escasa literatura disponible sobre otras especies. Esto llevó algún tiempo, pero los resultados finales fueron muy gratificantes».
El gran avance se produjo cuando los investigadores se dieron cuenta de que todos estos cambios tenían como objetivo restaurar la forma original de la anémona. Al medir la relación de aspecto (la relación entre el largo y el ancho), descubrieron que la anémona volvió a sus proporciones previas a la lesión. Entonces, incluso si la anémona se hizo más pequeña después de una lesión, mantuvo la misma forma.
«Pudimos presenciar la coordinación de todo el cuerpo que impulsa esta remodelación», explicó Ikmi. «Esta respuesta proporcional permite a la anémona restaurar su forma, destacando cómo a los organismos les gusta Nematostella Interpretar y responder a la pérdida de tejido de una manera que se ajuste al daño sufrido».
Esta investigación fue un esfuerzo colaborativo. El equipo de Rik Korswagen del Instituto Hubrecht de los Países Bajos ayudó a implementar la transcriptómica espacial en la anémona de mar. El equipo de Oliver Stegle en EMBL Heidelberg y el Centro Alemán de Investigación del Cáncer (DKFZ) aportaron experiencia en bioinformática y los métodos estadísticos necesarios para tratar los datos espaciales de expresión genética.
«Fue un placer descifrar juntos los hallazgos del estudio uniendo la experiencia del equipo en análisis de datos y biología celular», dijo Tobias Gerber, otro de los autores principales del estudio. «Este trabajo fue un viaje verdaderamente colaborativo y me alegro de haber sido parte de él».
De cara al futuro, Ikmi y su equipo están entusiasmados por explorar nuevas preguntas. «La siguiente gran pregunta es por qué es tan importante mantener la forma», dijo Ikmi. «¿Y cómo percibe el organismo su propia forma? ¿Cómo sabe cuál es su aspecto actual?»
Con la notable anémona de mar estrella como modelo, están ansiosos por descubrir más secretos sobre cómo los organismos sanan y mantienen el equilibrio.
