Descubren que las células tienen un sistema de comunicación nunca visto hasta ahora

Los biólogos llevan décadas pensando que el ADN es la única manera que tienen las células para intercambiar información. Pero ahora, un equipo de investigadores asegura que además cuentan con una forma de comunicación que ha pasado desapercibida hasta ahora. Este modelo, aseguran, les permite tomar decisiones rápidas y coordinadas frente a los cambios ambientales y llevar a cabo sus funciones esenciales.

Las células reciben y analizan constantemente información de su entorno para responder ante cualquier estímulo que afecte a la supervivencia o el rendimiento de la célula. Encontrar alimento o evitar el peligro y comunicarlo de manera rápida y precisa al resto de la célula es clave para su capacidad para sobrevivir y reproducirse.

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Hasta ahora se pensaba que las células reciben señales a través de moléculas que se unen a ellas y luego transmiten la información dentro de la célula. Sin embargo, este proceso podría no ser lo bastante eficaz como para responder con la rapidez necesaria a las amenazas graves. El nuevo estudio, realizado por investigadores de Moffitt Cancer Center, en EEUU, y revisado por pares, propone un modelo de comunicación totalmente diferente que concuerda perfectamente con la actividad celular observada hasta ahora.

“Este estudio cuestiona la suposición implícita en biología de que el genoma es la única fuente de información y que el núcleo actúa como una especie de procesador central. Presentamos una red de información completamente nueva que permite una rápida adaptación y una comunicación sofisticada necesaria para la supervivencia celular y probablemente profundamente involucrada en la señalización intercelular que permite el funcionamiento de organismos multicelulares”, explica el doctor Robert Gatenby, codirector del Centro de Excelencia para Terapia Evolutiva de Moffitt y uno de los autores del estudio.

Los gradientes de iones

El equipo ha observado que las células mantienen gradientes constantes de iones (partículas cargadas) a lo largo de sus membranas y que estos iones pueden conducir la electricidad a lo largo del entramado estructural de la célula, conocido como citoesqueleto.

Los cambios en el entorno afectan a puertas específicas de la membrana celular que controlan el flujo de iones y que transporta información precisa sobre cuándo y dónde se ha producido el cambio ambiental. En ese momento, la célula puede analizar rápidamente esta información y responder cambiando la función y la ubicación de determinadas proteínas. Si la respuesta es suficiente, aseguran, la célula puede restablecer el gradiente iónico original

El equipo sostiene que para situaciones que necesiten cambios duraderos o generalizados en la concentración interna de iones de la célula, se produce un rápido ensamblaje del citoesqueleto que le permite transmitir información como si fuera un cable. Esto, dicen, permite el transporte rápido de estructuras celulares, como el retículo endoplásmico y las mitocondrias, al lugar del cambio, proporcionando la energía y los materiales necesarios para activar la respuesta.

Un sistema de comunicación clave

Las simulaciones del modelo han permitido a los investigadores observar que la información recibida en la membrana celular en forma de flujo iónico puede transmitirse a lo largo del citoesqueleto a velocidades que hacen que la información llegue al centro de la célula en microsegundos, lo que permite una respuesta amplia y dinámica.

El equipo asegura que este descubrimiento sugiere que las decisiones sobre la replicación celular y el fenotipo (las características físicas de la célula) podrían tomarse por consenso entre todos los componentes celulares, en lugar de originarse en el núcleo.

Además, los científicos señalan que esta dinámica de información intracelular también se puede aplicar a la comunicación entre células en organismos pluricelulares, siendo un factor determinante de la complejidad de los tejidos o los organismos. Los investigadores creen que las redes neuronales son un tipo de especialización de este modelo de comunicación y que la alteración de esta dinámica puede ser un componente clave en el desarrollo del cáncer.

Sin embargo, reconocen que, aunque su modelo se basa en datos bien establecidos y es coherente con algunas observaciones experimentales, es por ahora teórico y actualmente no existen datos experimentales que respalden plenamente su propuesta.

"Nuestra investigación revela la capacidad de las células para aprovechar los gradientes de iones transmembrana como medio de comunicación, lo que les permite detectar y responder rápidamente a los cambios en su entorno", dice Dipesh Niraula, investigador del Departamento de Aprendizaje Automático y científico jefe del estudio. "Esta intrincada red permite a las células tomar decisiones rápidas e informadas, fundamentales para su supervivencia y funcionamiento".