Podría usar esta habilidad para evadir a los depredadores o comunicarse con otros ciliados
Un diminuto organismo acuático unicelular puede contraerse hasta reducir su longitud a una cuarta parte en menos de 5 milisegundos, cientos de veces más rápido de lo que puede parpadear un ser humano.
Los investigadores han descubierto que el organismo Spirostomum ambiguum utiliza una red de proteínas activadas por calcio con una configuración similar a una red de pesca para impulsar la contracción a velocidades mucho mayores que las de los músculos humanos.
El estudio tiene implicaciones para el diseño de músculos artificiales más rápidos y maquinaria celular sintética.
Spirostomum ambiguum es un ciliado unicelular gigante, llamado así por la franja de cilios similares a pelos que utiliza para nadar. Destaca entre los ciliados por su capacidad de contraerse a una velocidad de aproximadamente 100 veces su longitud corporal por segundo y de repetir rápidamente el movimiento, una habilidad que podría usar para evadir a los depredadores o comunicarse con otros ciliados.
En comparación, las fibras musculares humanas pueden acortarse en fracciones similares, pero el proceso tarda aproximadamente diez veces más. El Spirostomum despierta interés entre los científicos debido a las diferencias mecánicas que subyacen a sus capacidades.
"La diferencia entre lo que puede hacer el Spirostomum y lo que podemos hacer nosotros radica en qué impulsa la contracción y cómo es la maquinaria que la produce", afirma Mary Elting, profesora asociada de biofísica en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Si logramos comprender esos procesos, podríamos construir sistemas sintéticos que imiten la velocidad y la potencia de este organismo unicelular".
Imagen: El modelo de malla de grano grueso de la corteza del Spirostomum reproduce los cambios de forma observados in vivo. Crédito: Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2601408123
Una red de pesca diseñada para la velocidad
Los investigadores utilizaron microscopía electrónica e inmunofluorescencia para examinar Spirostomum y descubrieron que el organismo utiliza iones de calcio para desencadenar la contracción y una estructura única similar a una red de pesca para completar el movimiento.
Los organismos unicelulares como Spirostomum no tienen fibras musculares. En cambio, poseen mionemas, estructuras fibrosas dentro de la célula compuestas por las proteínas fijadoras de calcio centrina y Sfi1. En Spirostomum, estos mionemas forman una red en forma de red que atraviesa el exterior del organismo. Cuando se activa la contracción, la red se contrae sobre sí misma y luego regresa.
"La geometría de red es única porque permite que el Spirostomum se contraiga de manera uniforme, lo que protege sus orgánulos internos (las versiones celulares de los órganos) mientras se mueve tan rápidamente", dice Elting. "Funciona porque la proteína Sfi1 del mionema puede pasar de rígida a flexible. En presencia de iones de calcio, la Sfi1 pierde su rigidez y se agrupa como una bola de espaguetis mojados, lo que provoca que la red se apriete, encogiendo el organismo".
Imagen: Mecanismo físico jerárquico multiescala (nm-mm) propuesto para la contracción impulsada por Sfi1/centrina en Spirostomum. Crédito: Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2601408123
Calcio en lugar de combustible químico
En los seres humanos, el trifosfato de adenosina (ATP) almacena y libera energía a las fibras musculares, lo que provoca la contracción.
"Comparar la forma en que se contraen nuestros músculos con la forma en que funciona el Spirostomum es como comparar el gas con la energía eléctrica", dice Elting. "El ATP sufre un cambio químico y se 'quema', como la gasolina, mientras que los iones de calcio actúan como una corriente eléctrica, aunque todavía no sabemos qué produce el voltaje que inicia la corriente, ni cómo se 'reinicia' para que la contracción pueda volver a ocurrir".
Los próximos pasos de los investigadores consisten en seguir investigando el desencadenante del calcio y cómo puede restablecerse el Spirostomum después de cada contracción.
"Cabría esperar que las reacciones desencadenadas por el calcio fueran de 'un solo uso', pero el Spirostomum puede hacerlo repetidamente", dice Elting. "Comprender esos aspectos de su movimiento es clave para construir un músculo artificial rápido e independiente del ATP".
El estudio se ha publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: A centrin–Sfi1 myoneme fishnet powers ultrafast calcium-triggered contraction in the giant ciliate Spirostomum ambiguum
