Escutoides: el día que los biólogos sorprendieron a los físicos

En todos lados hay jerarquías, hasta en las ciencias. Por eso los físicos tienden a sentirse superiores a los biólogos, así como los matemáticos a ambos.

Abundan, por ejemplo, los aspectos de la biología que son explicados y hasta predichos gracias a principios físicos o matemáticos.

Pero el 27 de julio se publicaron los resultados de una investigación que descubrió, a partir de la biología, nada menos que una nueva forma geométrica nunca antes conocida, que resulta vital para entender el desarrollo de los seres vivos y les da algo nuevo que estudiar a matemáticos y físicos.

En un simpático artículo publicado en el diario El País, Clara Grima, una de las participantes de esa investigación, cuenta la historia.

Resulta que junto con sus colegas Luis Manuel Escudero y Alberto Márquez estaban tratando de explicar qué forma tienen las células que conforman uno de los tejidos más comunes en los animales, el epitelial.

Los epitelios son los tejidos que recubren todas las superficies de nuestro cuerpo y están formados por una o varias capas de células paralelas unidas estrechamente. Por ello, se suponía que estas células tenían forma de prismas, en epitelios planos, o de pirámides truncadas, en epitelios curvos.

Pero las observaciones y modelos en computadora de los investigadores indicaban que si las células tuvieran estas formas sencillas, no podrían formar tejidos compactos y flexibles sin dejar espacios. Sus modelos predecían que las células deberían tener una forma extraña, en la que la base de un prisma podía ser hexagonal por abajo y pentagonal por arriba. Al examinar sus tejidos, descubrieron, efectivamente, células con esa forma.

Intrigados, contactaron con matemáticos para preguntarles cómo se llamaba la figura, y descubrieron que no tenía nombre. Como homenaje a Escudero, decidieron llamarla “escutoide” (luego justificaron el nombre aludiendo a que la forma recuerda al “scutum” –escudo– que aparece en la caparazón de ciertos escarabajos). Al final, en la investigación publicada en la revista especializada Nature Communications participaron 16 autores, además de los investigadores de la Universidad de Sevilla, incluidos colegas ingleses y estadunidenses.

¿Por qué necesitan las células adoptar formas tan complejas? Es un asunto de biología, física y matemáticas. El cuerpo animal se desarrolla a partir de una sola célula, el óvulo fecundado, que se va multiplicando y luego forma capas que darán origen a sus distintos tejidos y órganos. Conforme las células de un epitelio crecen, van ocupando más espacio, pero están limitadas por sus vecinas. Por eso, el escutoide es la forma geométrica que les permite ocupar de manera más eficiente todo el espacio disponible sin dejar huecos y al mismo tiempo poder formar tejidos curvos y flexibles. En última instancia, es un problema de física: el escutoide es la forma que reduce al mínimo la energía que necesitan las células para formar el epitelio.

Así que la próxima vez que alguien le hable de investigación interdisciplinaria, solo recuerde a los escutoides de los que están hechos nuestros tejidos.

mbonfil@unam.mx