Se trata de un organismo unicelular (o protista) llamado ‘Lacrymaria olor’ que utiliza una hélice de pliegues doblados como origami para desenrollar una protuberancia en forma de cuello de hasta 30 veces la longitud de su cuerpo. Esta increíble estrategia no es otra que una muy efectiva para capturar rápidamente su comida. Ciertamente es un protista celular y, por tanto, de muy pequeño tamaño. Con esa extensión veloz puede alargarse hasta 1,2 milímetros. Nos parece muy poco. Pero hay que tener en cuenta el tamaño de la criatura para ver la gran gesta. Si esa misma habilidad la tuviera una persona promedio de 1,70 metros de altura, su cuerpo alcanzaría desde el suelo hasta la mitad de la Estatua de la Libertad. (Impresionante, ¿verdad?).
Recreación artística con IAMidjourney/Sarah Romero
Un pequeño cazador de microbios
Este tipo de organismos sin sistema nervioso suelen cambiar de forma con mucha flexibilidad, pero hasta ahora, se desconocía cómo lo hacían. ¿Y cómo lo hace? Un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford, Manu Prakash y Eliott Flaum, han logrado -tras años de investigaciones-, descifrar la biología subyacente de la extensión del cuello de esta criatura y resulta que poseen una “geometría celular similar al origami”.
La membrana celular de este organismo está doblada en una serie de pliegues que solo pueden desplegarse y replegarse de un modo muy concreto, lo que le permite extenderse y replegarse sin terminar enredada. «La mayor parte de esto lo descubrimos jugando con un trozo de papel», aclara Prakash, en su estudio publicado en la revista Science.
A pesar de no tener sistema nervioso y, L. olor puede extender su cuello de cisne más de 30 veces la longitud original de su cuerpo en apenas 30 segundos, lo que es ideal para cazar presas y masticarlas en los estanques donde suele vivir. Todo va a una velocidad pasmosa: el organismo mueve su cúpula bulbosa de un lado a otro en movimientos rápidos, parecidos a los de una serpiente, mientras su cuello se alarga y se retrae. Y, ahí donde vemos a este pequeño organismo, es un depredador realmente impresionante. Algo que parece físicamente imposible, puedes verlo con tus propios ojos en el vídeo que adjuntamos en el artículo. Otros organismos con alcance similar se mueven lentamente o no pueden revertir ninguna extensión, de ahí que la capacidad de estiramiento del cuello de este organismo sea tan llamativa.
Cazando a la presa
Los investigadores observaron una sola célula con forma de lágrima desplazándose dentro de una pequeña gota de agua procedente de un estanque. De repente, una estructura larga y delgada, similar a un cuello, emergió del extremo inferior de la célula. Un alargamiento que continuó hasta que se retrajo bruscamente hacia el interior de la célula tan rápido como había aparecido, sin dejar rastro de su existencia. En cuestión de segundos, de una célula que medía apenas 40 micrones de punta a cola, surgió una estructura con forma de cuello que alcanzó los 1500 micrones o más.
«Es un comportamiento increíblemente complejo», dijo Prakash. “Este es el primer ejemplo de origami celular. Estamos pensando en llamarlo lacrygami”, añadió el experto.
Antes de averiguar lo que estaba pasando, emplearon varias técnicas diferentes para obtener imágenes de la estructura externa de L. olor y su citoesqueleto interno, formado por estructuras llamadas microtúbulos. Hasta que dieron con la membrana celular, que estaba replegada en 15 pequeños pliegues alrededor de la célula formando una estructura helicoidal. Como un acordeón que va hacia afuera y hacia adentro mientras lo tocamos. Una espectacular maquinaria celular microscópica.
Los investigadores utilizaron microscopía electrónica de transmisión, confocal y de imágenes en vivo para analizar el acto de extensión del cuello.
El citoesqueleto comprende aproximadamente 15 microtúbulos helicoidales que se enrollan alrededor de la membrana celular.Eliott Flaum/Prakash Lab (CC BY-NC-ND)
El punto en el que la membrana plegada comienza a desplegarse se conoce matemáticamente como singularidad. En este preciso punto, la estructura se pliega y se despliega al mismo tiempo y, según los expertos, L. olor realizará este proceso sin problemas más de 20.000 veces durante su vida en el que esos pliegues se extenderán y se retraerán hacia la singularidad que actúa como controlador del fascinante mecanismo biológico. No es un resorte ni una bobina, sino que los microtúbulos helicoidales de L. olor están plegados como origami, permitiendo que la estructura se enrolle y desenrolle rápidamente. «Esta es la primera vez que se describe un controlador geométrico del comportamiento en una célula viva», dijo Prakash.
«Cuando se almacenan pliegues en el ángulo helicoidal de esta manera, se puede almacenar una cantidad infinita de material», explicó Flaum. «La biología ha descubierto esto». Y no existe ninguna comparación conocida con el mundo real.
«El inteligente diseño de origami de su cuello hace que los cilios sean eficaces para la caza a alta velocidad y a larga distancia», escriben Leonardo Gordillo y Enrique Cerda de la Universidad de Santiago de Chile en un artículo adjunto, también publicado en la revista Science. «El mecanismo de protrusión similar al origami identificado por Flaum y Prakash tiene el potencial de inspirar nuevas estrategias en la ingeniería de materia blanda».
Según los expertos, la extraordinaria capacidad del microorganismo para cambiar de forma tiene el potencial de impulsar avances en la ingeniería de materia blanda y la robótica
Micrografía de amebaGetty Images/iStockphoto
Referencias:
- E. Flaum and M. Prakash. Curved crease origami and topological singularities enable hyperextensibility of L. olor. Science. Vol. 384, June 7, 2024, p. 1084. doi: 10.1126/science.adk5511.
- Leonardo Gordillo, Enrique Cerda ,A tiny, long-distance hunter.Science384,1064-1065(2024). DOI:10.1126/science.adn9351
