Se mueve mediante el uso coordinado de múltiples pseudópodos en forma de dedos
Un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad de Hokkaido ha caracterizado la mecánica única que permite a Arcella, una ameba unicelular con caparazón, moverse hábilmente por diferentes superficies.
Sus hallazgos han arrojado luz sobre cómo este diminuto microorganismo mantiene el equilibrio mecánico durante el movimiento, sosteniendo su caparazón mediante el uso coordinado de sus numerosos pseudópodos.
Arcella, que se encuentra comúnmente en turberas y ambientes de agua dulce, pertenece a un grupo llamado ameba testada, que se caracteriza por tener su cuerpo encerrado, casi en su totalidad, dentro de una concha en forma de cúpula, o "test", que se cree que la protege de depredadores, parásitos y estrés ambiental como la desecación.
A través de una abertura en su parte inferior, Arcella puede moldear su cuerpo celular para crear proyecciones en forma de dedos llamadas pseudópodos para capturar presas y moverse. Este tipo de motilidad ameboide, que consiste en un tipo de movimiento celular mediante pseudópodos, es común en el mundo vivo. En los humanos, se observa en las células inmunitarias durante la reparación tisular y en las células cancerosas durante la metástasis. Pero el reptar de Arcella es diferente.
Vídeo: Arcella demuestra un movimiento coordinado sobre la superficie del vidrio mediante seudópodos. Su concha, claramente visible aquí, tiene aproximadamente 100 μm de diámetro; velocidad de reproducción: 10x. Crédito: Laboratorio de Etología Física, Universidad de Hokkaido.
"Debido a su gran y rígida concha, su locomoción no sigue el típico movimiento ameboide observado en muchas células. En cambio, se mueve mediante el uso coordinado de múltiples pseudópodos a la vez, casi como un pulpo", explica el autor principal, el profesor asociado Yukinori Nishigami.
Cómo Arcella genera y mide la fuerza
Investigadores descubrieron que las muestras de Arcella recolectadas en el Bosque Experimental Tomakomai de la Universidad de Hokkaido generan fuerzas mecánicas, conocidas como tensión de tracción, en la superficie por la que se arrastran, lo que les permite agarrarse y migrar.
Para cuantificar estas fuerzas, el equipo incrustó perlas fluorescentes en la superficie subyacente y rastreó su desplazamiento. Esto les permitió medir la tensión de tracción y comprender cómo el organismo la utiliza para orientarse en la dirección de desplazamiento.
Descubrieron que las diferencias en la distribución de la tensión entre la parte frontal y la posterior controlan el movimiento en línea recta, mientras que las diferencias entre los lados izquierdo y derecho provocan el movimiento lateral.
La rigidez superficial influye en los patrones de movimiento
Lo sorprendente para los investigadores fue que la locomoción de Arcella variaba según la rigidez de la superficie. En una superficie dura, como el vidrio o un gel firme, la ameba se movía con mayor actividad, recorriendo hasta tres veces la distancia que una superficie de gel blando en el mismo período.
Vídeo: Vídeo que muestra el movimiento de Arcella sobre una superficie de vidrio. Escala: 50 μm; velocidad de reproducción: 10x. Crédito: Laboratorio de Etología Física, Universidad de Hokkaido
Sobre una superficie dura, Arcella también tenía más probabilidades de extender los pseudópodos principalmente en la dirección del movimiento, mientras que sobre un gel blando su movimiento era más aleatorio y los investigadores notaron la extensión de los pseudópodos en direcciones distintas a la del movimiento.
Esta estrategia de locomoción dependiente de la superficie podría ser la forma en que Arcella se adapta a diferentes entornos de la naturaleza y podría ser crucial para su supervivencia. En superficies duras, migra con rapidez y eficiencia, mientras que en superficies blandas opta por movimientos más lentos y exploratorios. Esta capacidad de alternar y priorizar entre la velocidad y la precaución podría ser la razón de su éxito en las impredecibles condiciones del mundo natural.
"Me impresionó cómo una ameba unicelular puede coordinar hábilmente el movimiento de varios pseudópodos a la vez. Su capacidad para cambiar de comportamiento en función del entorno demuestra la notable adaptabilidad de la vida, incluso a escala microscópica", señala Nishigami.
Funciones ecológicas y futuras investigaciones
Las amebas con concha desempeñan un importante papel ecológico en las redes tróficas, alimentándose de bacterias y sirviendo de presa para organismos más grandes. Entender su comportamiento podría ayudarnos a comprender mejor sus funciones ecológicas, sus respuestas ambientales y su biodiversidad. Además, las estrategias seudópodiales podrían inspirar innovaciones en microrrobótica blanda, donde la mecánica celular proporciona principios de diseño naturales.
"Los entornos naturales son mucho más complejos que las superficies planas y bidimensionales que solemos usar en los laboratorios. Una vez observé a Arcella "caminando sobre la cuerda floja" sobre una mota de polvo en un cultivo. Comprender cómo un organismo de menos de 100 micrómetros, sin ojos ni cerebro, puede realizar tales hazañas es una frontera apasionante en la investigación", reflexiona Nishigami.
Los hallazgos ha sido publicados en Proceedings of the Japan Academy, Series B: Statistical and mechanical analysis of multi-pseudopodial locomotion in a testate amoeba, Arcella sp.
