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El organismo se sujeta mediante dos micropipetas para alargar el “cuello”

Elliot Flaum y Manu Prakash/Universidad de Stanford

Imagínese si su cuello fuera tan extensible que su cabeza pudiera llegar a su tienda local mientras está sentado en el sofá. Eso sería el equivalente humano de lo que puede hacer un depredador unicelular, y ahora se ha resuelto el antiguo misterio de cómo puede extender su “cuello” más de 30 veces la longitud de su “cuerpo”.

La membrana celular de este organismo está plegada en una serie de pliegues que sólo pueden desplegarse y replegarse de una manera, Eliot Flaum en la Universidad de Stanford y su colega Manu Prakash he descubierto, permitiéndole extenderse y plegarse sin terminar enredado. «La mayor parte de esto lo descubrimos jugando con un trozo de papel», dice Prakash.

Lacrimaria olor es un organismo unicelular, o protista, que vive en agua dulce y caza a sus presas con su protuberancia en forma de cuello extraordinariamente extensible. Su nombre significa “lágrima de cisne”, por su cuello parecido a un cisne y su cuerpo en forma de lágrima.

Si bien las membranas celulares son muy flexibles, no son elásticas y no pueden estirarse. Así que cómo L. olor extiende su cuello a tal longitud ha sido un misterio desde que fue visto por primera vez bajo un microscopio en el siglo XVI. «Lo comparamos con muchos otros organismos y es mucho mayor en esta extensión», dice Prakash. «Ese es el enigma».

Él y Flaum quedaron intrigados cuando vieron L. olor en muestras que recolectaron de un pantano hace seis o siete años, y se propusieron resolver el misterio. Flaum utilizó varias técnicas diferentes para obtener imágenes de la estructura exterior de L. olor y su citoesqueleto interno, formado por estructuras llamadas microtúbulos. «Probamos muchas formas diferentes de verlo para entender lo que estaba sucediendo», dice.

Esto reveló que la membrana celular de L. olor se pliega en 15 pliegues, y cada pliegue gira en espiral alrededor de la celda, formando una estructura helicoidal. Prakash llama a este patrón de plegado «origami de pliegue curvo» o «Lacrigami».

Pero ¿cómo L. olor ¿Desplegar y volver a plegar esta enorme área de membrana celular sin enredarse? Lo que Prakash y Flaum descubrieron es que debido a la forma en que los pliegues se estabilizan mediante bandas de microtúbulos conectados a ellos, un pliegue completo no puede desplegarse de una vez. En cambio, sólo un punto de un pliegue puede desplegarse o replegarse en cualquier momento.

A medida que estos puntos se mueven en paralelo hacia arriba en cada uno de los 15 pliegues, la membrana celular se despliega de manera ordenada, extendiendo el cuello. Revertir el proceso acorta el cuello.

«En lugar de doblarse al azar, como si arrugaras un papel, tiene un riel guía para doblarlo de la misma manera cada vez», dice Flaum.

El plegado y despliegue es impulsado por los pelos o cilios que cubren toda la superficie de la célula, dice Prakash. Requiere energía para desplegarse y volver a plegarse, a diferencia de un resorte, pero necesita muy poca porque las membranas celulares se doblan fácilmente.

Hasta donde él sabe, nadie había descubierto antes este patrón de plegado. «Cuando nos dimos cuenta de esto, siempre pensé que alguien jugando con papel habría descubierto este origami», dice Prakash. «Es bastante simple». Cualquiera puede hacerlo con un trozo de papel y un poco de cinta adhesiva, afirma.

«El inteligente diseño de origami de su cuello hace que los cilios sean eficaces para la caza a alta velocidad y a larga distancia», escribe Leonardo Gordillo y Enrique Cerda en la Universidad de Santiago de Chile en un artículo adjunto. «El mecanismo de protrusión similar al origami identificado por Flaum y Prakash tiene el potencial de inspirar nuevas estrategias en la ingeniería de materia blanda».

De hecho, Prakash y Flaum están trabajando actualmente en el desarrollo de robots médicos basados ​​en «Lacrigami». «Si tuvieras un pequeño microrobot en un espacio muy pequeño y de repente pudiera extenderse, sería enormemente útil en microcirugía», afirma. “Pero hicimos este trabajo porque es simplemente hermoso y un misterio por resolver. No pensábamos que fuera útil de ninguna manera”.

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