Células en competencia: Limpiar lo que se hace trae beneficios
Cuando diferentes tipos de células compiten en un espacio reducido, las que eliminan más rápidamente los residuos tienen más posibilidades de dominar su entorno. Investigadores del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización (MPI-DS) demostraron en su modelo que no sólo una mayor tasa de proliferación neta, sino también la rápida eliminación de las células muertas proporciona una ventaja competitiva. Mezclaron dos poblaciones celulares que sólo se diferenciaban en la tasa de eliminación de residuos y demostraron que ya después de unas pocas generaciones la población con la tasa de eliminación más alta empieza a dominar el espacio confinado.
Células en competencia: Limpiar lo que se hace trae beneficios
MPI-DS, LMP
Los organismos y tejidos biológicos presentan un recambio constante de material celular; por ejemplo, para mantener la integridad de los tejidos, en caso de crecimiento tumoral, o para la supervivencia de las comunidades bacterianas. Intuitivamente, los tipos de células que pueden proliferar más rápidamente o morir con menos frecuencia en un entorno determinado dominarán el espacio confinado dentro de un organismo o compartimento. "Sin embargo, estos factores tradicionales no son los únicos que determinan la aptitud competitiva, si se tienen en cuenta también los restos que dejan las células que mueren", afirma Ramin Golestanian, director general del MPI-DS. En su estudio, los investigadores del departamento de Física de la Materia Viva demostraron que los tipos de células que se eliminan más rápidamente tras la muerte tienen una ventaja que puede convertirlas en la especie dominante.
Los científicos crearon un modelo para simular células en crecimiento que llenan un espacio limitado hasta que la presión mecánica se acumula y alcanzan un estado en el que la división y la muerte celular se equilibran. "Queríamos averiguar qué efecto tiene la materia muerta en el crecimiento de un sistema vivo. Para ello, diseñamos un modelo sencillo que es uno de los primeros en considerar explícitamente los efectos mecánicos de las células muertas", describe el enfoque Yoav Pollack, primer autor del estudio. "A continuación, analizamos dos tipos de células que difieren exclusivamente en la tasa de eliminación de materia muerta y seguimos la proporción de ambas poblaciones a lo largo del tiempo. Para nuestra emoción, observamos un claro impacto en la aptitud general, que lleva a una ventaja para el tipo de célula cuyas células muertas se eliminan más rápidamente", explica.
Hacer sitio a las nuevas células
A primera vista, la eliminación de material muerto podría parecer desconectada de la formación de nuevas células, o incluso contraproducente, ya que abre espacio para que otras especies invadan. Sin embargo, el modelo demuestra que, al eliminar más rápidamente los desechos, aumenta la cantidad de células vivas en comparación con las muertas. En general, esto se traduce en un crecimiento más receptivo cuando a una especie se le presentan oportunidades de expansión. Aunque esto tiene poca importancia en una población celular homogénea del mismo tipo, marca la diferencia en la interfaz, donde diferentes tipos de células compiten por el espacio. La población con una mayor tasa de eliminación tiene más probabilidades de tener una célula viva en las proximidades disponible para llenar el espacio vacante mediante la proliferación. De este modo, la mayor proporción de células vivas supone una ventaja competitiva.
"En términos simplificados, se podría decir que despejar y ocupar un nuevo espacio es más ventajoso que mantener el espacio ya ocupado", comenta el director del grupo, Philip Bittihn. "En ciertos casos, esta nueva contribución a la competencia podría explicar también por qué los tejidos y organismos biológicos evolucionaron para utilizar mecanismos específicos de eliminación de células; unos que son más eficientes en comparación con las alternativas", concluye.
Como este efecto se ha descrito ahora por primera vez, abre varias líneas de investigación nuevas, como analizar en qué medida contribuye a la aptitud general en relación con otros factores de aptitud. Sin embargo, el modelo demuestra que limpiar después de uno mismo es realmente rentable para las células.
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