Una célula puede formar de repente una gran bolsa redondeada en su superficie, como si su membrana se hinchara localmente. Investigadores de RIKEN han reproducido este comportamiento en células artificiales muy simplificadas. El experimento permite observar qué mecanismos físicos bastan para provocar este cambio de forma, sin las numerosas reacciones que se desarrollan simultáneamente en una célula viva.
Esta bolsa recibe el nombre de «bleb». Aparece cuando la membrana se separa localmente de la capa que la sostiene y la presión interior la empuja hacia fuera. Las células vivas utilizan este tipo de deformación, especialmente cuando se desplazan o cambian de forma.
Imágenes confocales en time-lapse de un liposoma que muestran la formación y expansión de una vesícula
Estudiar el fenómeno directamente en una célula plantea un problema: muchísimos componentes actúan al mismo tiempo. Por eso, los investigadores construyeron un modelo reducido. Su célula artificial es esencialmente una vesícula, es decir, una pequeña bolsa rodeada por una membrana comparable, en principio, a la que delimita una célula.
El resultado es visible: puede formarse una gran protrusión en esta vesícula.
Para provocar esta transformación, el equipo recreó en el interior una capa mecánica asociada a la membrana. En una célula real, esta función la desempeña especialmente el citoesqueleto, una red de filamentos que contribuye a mantener y modificar su forma. El modelo permite controlar por separado las fuerzas ejercidas sobre esta envoltura y sobre la membrana.
Cuando cambia el equilibrio entre estos elementos, una parte de la membrana puede separarse de su soporte interno. La presión contenida en la vesícula empuja entonces esta zona hacia fuera. La bolsa crece y concentra una parte de la membrana disponible. El fenómeno muestra que una transformación espectacular no requiere necesariamente una larga cadena de reacciones biológicas.
Esta simplificación ayuda a separar las posibles causas. En una célula viva, las proteínas, la membrana, la presión interna y el citoesqueleto interactúan continuamente. Aquí, los parámetros pueden modificarse de forma más directa. Así, los científicos pueden determinar qué propiedades físicas favorecen la aparición de una protrusión y cuáles limitan su crecimiento.
El interés va más allá de la forma exterior de una célula. Las deformaciones de la membrana intervienen en la migración celular, la división y varios otros comportamientos. Comprender su origen requiere distinguir lo que procede de reacciones bioquímicas de lo que puede surgir simplemente de las fuerzas ejercidas sobre una envoltura flexible.
El modelo sigue siendo deliberadamente mucho más simple que una célula real. No reproduce ni todos sus componentes ni el conjunto de sus mecanismos de regulación. Esta limitación también constituye su interés experimental: los próximos experimentos podrán añadir progresivamente ciertos elementos biológicos y medir cómo modifica cada uno el nacimiento, el tamaño y la duración de estas grandes bolsas de membrana.