Al igual que en los seres humanos, la vida del pez cebra comienza con una célula que se divide muchas veces.
Durante el inicio del desarrollo en el pez cebra, la forma del huevo recién fecundado toma un rol fundamental: define el ritmo y el orden en que las células se dividen en olas perfectamente coordinadas.
Un nuevo estudio publicado en Nature Physics demuestra que no son solo las señales químicas las que organizan el proceso, sino que la geometría física del embrión basta para marcar ese compás biológico.
El hallazgo muestra que la arquitectura y el volumen del huevo actúan como un reloj natural, capaz de secuenciar las primeras divisiones celulares y la activación del genoma.
Este patrón físico garantiza que los tejidos y órganos comiencen a formarse de manera ordenada, lo que aporta una nueva perspectiva a la biología del desarrollo.
El trabajo fue liderado por Nikhil Mishra, Yuting Irene Li, Edouard Hannezo y Carl-Philipp Heisenberg en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria. Aportaron una mirada novedosa sobre cómo la forma y el tamaño influyen en el desarrollo temprano de los vertebrados.
El huevo, brújula del desarrollo
El equipo de investigadores se preguntó si la forma del huevo podía controlar el orden en que las células se dividen.
Si la respuesta era afirmativa, la geometría sería la clave para que el desarrollo siga un guion que se repite en cada pez cebra.
Para investigarlo, analizaron el blastodermo, la capa de células que recubre el huevo. Examinaron si el diseño de esta capa influye en la orientación y el momento exacto de las divisiones celulares.
También se plantearon si la relación entre núcleo y citoplasma puede definir la duración del ciclo celular de cada célula.
La idea principal era comprobar si la geometría por sí sola crea gradientes de tamaño y tiempo entre las células, y si esto basta para que cada una sepa cuándo debe dividirse, sin que necesite instrucciones químicas externas.
Olas celulares: un espectáculo oculto
Al usar microscopía avanzada, los científicos observaron embriones vivos y vieron que las divisiones celulares no ocurren al mismo tiempo.
Las células centrales, más grandes, se dividen primero y las del margen, más pequeñas, lo hacen después. Así se forma una “ola mitótica” que recorre el embrión desde el centro hacia fuera.
Las olas empiezan en el centro y avanzan hacia los bordes, marcando un ritmo que se repite como un reloj.
En un experimento, los científicos alteraron la forma del huevo y generaron embriones bilobulados, donde aparecieron dos olas de división, una en cada lóbulo. Esto confirmó que el patrón depende de la forma del huevo y no de señales químicas entre células.
Las células del borde tardan entre 2% y 4% más en dividirse que las del centro. Ese pequeño desfase produce la ola mitótica.
Los investigadores escribieron: “La relación núcleo-citoplasma determina el periodo del ciclo celular de cada célula de forma autónoma”.
Cuando llega el momento de activar el genoma propio, las células del margen, que son más pequeñas y lentas, lo hacen antes que las del centro.
“Alterar la forma del embrión cambia el patrón de activación génica y provoca especificación ectópica de capas germinales”, afirmaron.
La ola de divisiones termina cuando las células pierden la sincronización y cada una sigue su propio ciclo. Ese cambio marca el fin de la coordinación colectiva y el inicio de una etapa donde cada célula avanza a su propio ritmo.
La huella de la geometría en el destino celular
El estudio demuestra que la geometría del embrión puede coordinar el desarrollo temprano, sin depender de señales químicas complejas.
Los científicos reconocieron que ese mecanismo podría variar entre especies y que su modelo necesita pruebas en otros organismos.
También aclararon que no se exploraron a fondo otras señales biológicas ni fuerzas físicas que puedan intervenir en el proceso.
“El pez cebra es un organismo ideal para estudiar los primeros pasos del desarrollo”, explicó uno de los autores del estudio, el doctor Mishra.
“Sus embriones se fecundan fuera de la madre, lo que nos permite recolectarlos y estudiarlos fácilmente, muchas veces cientos a la vez. Además, son naturalmente transparentes, así que podemos ver literalmente cómo sus células se dividen, se mueven y cambian en tiempo real”, resaltó.
“Al principio, estas divisiones ocurren rápido y sin que las células adopten funciones especiales. Pero pronto empiezan a aparecer patrones: algunas células se dividen más lento, otras comienzan a activar diferentes genes y algunas se desplazan a nuevas posiciones”, dijo Mishra.
La investigación concluyó que la forma física del embrión deja una huella real en la organización de los tejidos y en el destino de las células, y que este efecto puede acumularse desde las primeras horas de vida.