El crecimiento de una única célula gigante está entrelazado con los ritmos individuales diarios
Las plantas, los animales y muchos hongos suelen crecer mediante el proceso de fisión binaria, una forma de reproducción asexual que permite que una célula se divida, multiplique y produzca nuevas células especializadas para determinadas actividades.
Sin embargo, no todos los organismos macroscópicos siguen las reglas. Varias grandes algas marinas, como el alga de hoja verde Caulerpa, carecen de estructuras microscópicas divisorias, lo que las convierte en algunos de los sistemas unicelulares más grandes que se conocen.
Estos parientes de las plantas todavía son capaces de crecer metros de tamaño y son tan buenos para devorar la luz del sol para expandirse que se han convertido en exitosos invasores en muchos nuevos territorios.
Pero, ¿Qué organiza el proceso de crecimiento cuando un cuerpo es en realidad una célula gigante?
Para averiguarlo, el ingeniero biológico del Instituto de Tecnología de California, Eldad Afik, y sus colegas cortaron fragmentos de la especie Caulerpa brachypus para ver cómo volvía a crecer.
"Un paradigma principal en biología celular es que el entorno interno de una célula está dictado por su entorno y por lo que sucede en el núcleo", dice Afik. "Pero en la Caulerpa no hay nada que separe los núcleos entre sí".
Incluso sin membranas ni paredes para dividir los numerosos núcleos de la planta, este intrigante organismo aún logra organizarse en estructuras similares a órganos que se asemejan a hojas, tallos y raíces.
Después de cortar trozos de alga, los investigadores observaron diferencias en la intensidad de la pigmentación verde en sus sitios de regeneración. Por la noche, estas manchas eran relativamente transparentes, mientras que durante el día adquirían un color verde sólido y opaco.
Investigaciones anteriores sugieren que este cambio en la coloración podría ser el resultado de que la clorofila que procesa la luz solar entra y sale del sitio. Afik y su equipo se propusieron determinar si el movimiento de la clorofila era, de hecho, en respuesta a la luz.
Al exponer especímenes de C. brachypus a 12 horas de luz brillante seguidas de 12 horas de oscuridad, los investigadores descubrieron que las hojas de las algas crecían más que las de los especímenes expuestos a luz brillante durante 24 horas seguidas, lo que sugiere que una noche de "sueño" es esencial para mantener su autoorganización.
Cuando fueron bañadas por la luz, partes del cuerpo de Caulerpa se inundaron con una ola verde de clorofila que le permitió realizar la fotosíntesis y crecer. Por la noche, esta ola de verdor parecía romperse, durante la cual las algas descansaban.
Imagen: Las plantas que reciben un nivel constante de luz de intensidad media no crecen con tanta fuerza (derecha) como aquellas que circulan entre luz brillante y oscuridad (izquierda). Crédito: E. Afik
Lo realmente interesante, sin embargo, es que las algas parecían predecir cuándo llegarían el anochecer y el amanecer. Cambiaron su actividad de clorofila incluso antes de que llegaran las nuevas condiciones de luz, lo que sugiere que el alga tiene una especie de reloj circadiano interno que utiliza para crecer y desarrollarse.
"Encontramos distintas morfologías que dependen de patrones temporales de luz, lo que sugiere que las ondas de clorofila podrían vincular los osciladores biológicos con el metabolismo y la morfogénesis", explican los investigadores en su artículo.
A medida que los cloroplastos verdes se propagan según el ciclo de luz día-noche, le proporcionan a la masa gigante no sólo una sensación de tiempo, sino también de posición.
Esto les da a las algas el equivalente a distinguir la cabeza del trasero, lo que les permite determinar cuándo y dónde crecer. No se requieren "células".
Esta investigación fue publicada en Nature Communications: Macroscopic waves, biological clocks and morphogenesis driven by light in a giant unicellular green alga
