Desde hace tiempo se sabe que los calamares poseen grupos de células sensoriales microscópicas en la cabeza y los brazos, estructuras que se parecen notablemente a las células ciliadas que se encuentran en lo profundo del oído humano. Lo que los investigadores de la Case Western Reserve University han descubierto ahora es que estas células no se limitan en absoluto a esas regiones. Los animales tienen cientos más de ellas, distribuidas por toda la superficie de su cuerpo, según un estudio publicado en el número actual de Current Biology.
El trabajo constituye el primer mapeo de cuerpo completo de las líneas laterales del calamar, los conjuntos sensoriales formados por células ciliadas, y puede ofrecer a los científicos una nueva forma de explorar cómo funciona la audición y cómo falla en las personas.
Un sistema sensorial que cubre todo el animal
Las células ciliadas son células especializadas coronadas por haces de pequeñas protuberancias similares a pelos. Cuando esos haces son desviados por el movimiento, la célula responde, convirtiendo un empuje mecánico en una señal biológica. Ese mecanismo básico subyace a una amplia gama de capacidades sensoriales en todo el reino animal y, en los humanos, es el punto de partida de cada sonido que percibimos.
En el calamar, las células se habían documentado previamente en la cabeza y los brazos. El equipo de Case Western Reserve descubrió que el mismo tipo de célula también recubre la superficie del cuerpo, añadiendo cientos más a la población conocida. Según Brian McDermott, profesor asociado de la Case Western Reserve School of Medicine, quien dirigió el equipo de investigación, los calamares son cefalópodos con una población diversa de células ciliadas en la superficie de sus cuerpos. Esa población, dijo, puede aportar conocimientos no solo sobre cómo estos animales detectan el movimiento del agua para sobrevivir, sino también sobre cómo se producen la audición y la sordera en los humanos.
El mapeo tridimensional de las líneas laterales es el primero de su tipo para el calamar, y replantea a un animal que normalmente se estudia por su sistema nervioso y sus capacidades de camuflaje como un posible modelo para la biología sensorial también.
Imagen de un cuerpo entero sin destruirlo
Encontrar las células requirió una técnica capaz de escudriñar a través del tejido sin desgarrarlo. El equipo se basó en la microscopía de lámina de luz, un método de imagen de vanguardia que utiliza un láser para crear una lámina delgada de luz. En lugar de iluminar un espécimen entero de una vez, la lámina ilumina un solo plano a la vez, y la pila de imágenes resultante puede ensamblarse en reconstrucciones tridimensionales detalladas.
Debido a que solo una estrecha porción de tejido queda expuesta a la luz en cada momento, el enfoque también minimiza el daño a la muestra, una ventaja crítica cuando el objetivo es examinar estructuras delicadas en todo un organismo en lugar de una sola región disecada. Un estudio que necesita catalogar células de la cabeza a la cola sería difícil de completar con métodos que degradan el tejido a medida que avanzan.
Una parte de la investigación se llevó a cabo en el Marine Biological Laboratory en Woods Hole, Massachusetts, como parte de un programa de becas de tres años centrado en cómo oyen los calamares. Carsten Wolff, director asociado de Imaging Service y becario de imagen en MBL, trabajó con el grupo de Case Western Reserve. El equipo también incluyó a estudiantes de posgrado y de pregrado de la universidad.
Las células ciliadas ocultas en el oído humano
La comparación con la audición humana no es casual. Cuando las vibraciones del sonido entran en el oído, viajan a la cóclea, un órgano con forma de caracol en el oído interno que está recubierto por miles de células ciliadas. Cada una de esas células porta un haz de pequeñas estructuras similares a pelos que responden a las vibraciones entrantes, desencadenando las señales que el cerebro interpreta como sonido.
Esas células humanas se encuentran en lo profundo del cráneo, encerradas en hueso y difíciles de alcanzar. Las células del calamar que el equipo de Case Western Reserve fotografió se encuentran en el exterior del cuerpo, visibles en toda la superficie del animal. Ese contraste es central para la promesa del estudio: los investigadores sugieren que el descubrimiento puede abrir una ventana sin precedentes a cómo los humanos usan su audición y cómo la pierden. Un tipo de célula que es difícil de ver en una especie resulta estar dispuesta a la vista en otra.
Por qué un animal oceánico importa para la investigación de la audición
Para el calamar, las células ciliadas son una herramienta de supervivencia. Los conjuntos de la línea lateral detectan el movimiento del agua, ayudando a los animales a percibir su entorno mientras viajan por el océano, encuentran presas y evitan amenazas. Debido a que esos conjuntos están distribuidos por la superficie del cuerpo, pueden examinarse y estudiarse de formas que el oído interno humano no permite.
Esa accesibilidad es lo que hace que el hallazgo sea relevante mucho más allá de la biología marina. Al cartografiar dónde se sitúan las células y cómo se organizan en conjuntos, los investigadores obtienen un sistema de referencia para preguntar cómo se forman los haces de células ciliadas, cómo se disponen unos respecto a otros y qué sucede cuando esas estructuras se alteran. Esas preguntas están cerca del corazón del trabajo que el estudio del calamar pretende informar: comprender cómo se producen la audición y la sordera en las personas.
- El estudio documenta células ciliadas en toda la superficie corporal del calamar, no solo en la cabeza y los brazos.
- Proporciona el primer mapeo completo de las líneas laterales del calamar, los conjuntos que forman esas células.
- La microscopía de lámina de luz hizo posible el estudio de cuerpo completo al obtener imágenes de un plano a la vez en tres dimensiones.
- El objetivo declarado del equipo es utilizar el calamar como una ventana a la audición y la sordera humanas.
Preguntas abiertas y próximos pasos
El mapa de cuerpo completo plantea tantas preguntas como responde. Cómo funcionan las células recién encontradas a lo largo del cuerpo en la vida diaria del calamar, y cómo se relacionan con los conjuntos más densos de la cabeza y los brazos, queda por dilucidar. El programa de becas de tres años que apoyó el trabajo fue diseñado precisamente para investigar cómo oyen los calamares, por lo que es probable que el estudio de imagen sirva como base para estudios funcionales posteriores.
También deja abierto hasta qué punto el patrón se mantiene de forma general. El hallazgo del equipo es específico del calamar, y traducirlo en principios generales sobre la organización de las células ciliadas en los cefalópodos requeriría estudios similares de otras especies. Los métodos utilizados aquí, sin embargo, hacen que tales comparaciones sean mucho más factibles de lo que eran antes.
Por ahora, la contribución del estudio es estructural: un recuento tridimensional detallado de dónde están estas células sensoriales, en un animal cuyo plan corporal las hace inusualmente visibles. Si esa visibilidad se traduce en respuestas sobre la audición humana dependerá de lo que los investigadores aprendan a continuación, pero el descubrimiento les entrega un conjunto de células mucho más grande para estudiar de lo que nadie esperaba encontrar.
Este artículo se basa en reportajes de Phys.org. Lea el artículo original.
Originally published on phys.org
