Cómo las delicadas medusas peine resisten las profundidades aplastantes, pero se derriten en la tierra
Los científicos finalmente saben cómo una criatura gelatinosa de las profundidades marinas evita que sus células se paralicen bajo presión
Las medusas peine tienen diferentes niveles de fosfolípidos PPE según sus profundidades nativas. Esta especie de medusa de aguas poco profundas tendría niveles más bajos que sus hermanos de aguas profundas.
En las profundidades del océano, El peso castigador del agua de mar aplastaría a las especies que viven en la superficie hasta convertirlas en pulpa. Entonces, ¿cómo hacen los ctenóforos?Criaturas blandas y transparentes con un cuerpo con la consistencia de gelatina.¿Prosperar cuando tienen kilómetros de profundidad?
Nueva investigación publicada en Ciencia explica Cómo los ctenóforos de aguas profundas se mantienen unidos bajo presión extrema y por qué se “derriten” como la Malvada Bruja del Oeste cuando salen a la superficie.
“En el caso de algunos ctenóforos de aguas profundas, sus membranas celulares se mantienen literalmente unidas por presión”, dice el autor principal del nuevo estudio, Jacob Winnikoff, bioquímico de aguas profundas de la Universidad de Harvard.
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Los ctenóforos, también llamados medusas peine, son bolsas de sustancia viscosa de aspecto fantasmal cuyas patas cristalinas en forma de peine refractan la luz y forman arcoíris. A pesar de su aspecto etéreo, son depredadores voraces que engullen plancton, crustáceos y peces pequeños de polo a polo de nuestro globo acuático. Y a pesar de su nombre, no están estrechamente relacionados con las medusas.
Para descubrir qué hace que los ctenóforos de aguas profundas sean tan elegantes bajo presión pero tan viscosos en la superficie, investigadores de todo el mundo recolectaron especies de medusas peine que viven a distintas profundidades: los buzos recogieron ctenóforos de aguas poco profundas de las aguas de la Gran Isla de Hawái y del Ártico, mientras que vehículos operados a distancia aspiraban suavemente a sus primos de aguas profundas hasta cuatro kilómetros por debajo de las olas en la costa de California.
La comparación de los tejidos corporales de los animales reveló que cuanto más profundo vive una medusa peine, mayor es su nivel de PPE, abreviatura de plasmenil fosfatidiletanolamina, una variedad de fosfolípido en forma de cono (una molécula grasa que se encuentra en las membranas celulares).
A alta presión, todas las moléculas se “aplastan” ligeramente y pierden su forma, explica Winnikoff, y como los lípidos son particularmente blandos, las moléculas lipídicas con forma de cono se deforman formando cilindros en las profundidades del océano. Por lo general, las combinaciones de lípidos con forma de cono y cilindro equilibran la estabilidad y flexibilidad de la membrana celular. Sin suficientes conos, los cilindros se traban como ladrillos y la célula se desmorona, afirma. Las proteínas, las “máquinas” de la célula, no tienen el margen de maniobra que necesitan para moverse y funcionar. Las señales no pueden entrar ni salir y la célula queda funcionalmente paralizada.
Utilizando un acelerador de partículas para trazar la estructura del PPE, Winnikoff y su equipo descubrieron que la molécula es un cono más dramáticamente ensanchado que cualquier otro fosfolípido jamás documentado. La forma del PPE es lo suficientemente exagerada, según descubrieron los investigadores mediante modelado, como para permanecer como un cono incluso bajo compresión.
Pero hay un inconveniente: las medusas peine se adaptaron a la vida en las profundidades. necesidad Esa alta presión mantiene intactas sus membranas. Si se reduce, la forma cónica del EPP se expande; esto hace que las membranas celulares se ondulen, se agrieten y, finalmente, se enrosquen en formas nanoscópicas de “macarrones”, descubrieron los investigadores.
Por capricho, los investigadores luego utilizaron ingeniería genética para aumentar los niveles de EPP en Escherichia coli bacterias, reemplazando aproximadamente una cuarta parte de los fosfolípidos de las bacterias con PPE. Descubrieron que aunque E. coliSi bien el crecimiento de los peces generalmente se desacelera bajo presión, su nueva cepa con mayor PPE “se comportó exactamente igual” en la presión de la superficie y a una profundidad simulada de cinco kilómetros, dice Winnikoff.
Los hallazgos del equipo son “fantásticos” y “responden a una pregunta muy, muy antigua sobre los ctenóforos”, dice Cornelia Jaspers, ecóloga que estudia estos animales en la Universidad Técnica de Dinamarca.
Sanna Majaneva, ecóloga marina del instituto noruego de investigación acuática Akvaplan-niva, dice que es gratificante saber finalmente por qué tantos de sus especímenes se han “disuelto”, “desmenuzado” y “temblado” ante sus ojos desde que comenzó a trabajar con ctenóforos hace más de una década.
El trabajo también podría ayudar a la investigación sobre los habitantes de tierra firme: los EPP forman parte del sistema nervioso humano y su pérdida está asociada a enfermedades como el Alzheimer. Determinar por primera vez la extensión de la curva de los EPP en este estudio y saber cómo manipular los niveles de la molécula podría sugerir nuevas vías para explorar en la búsqueda de tratamientos neurológicos, afirma el coautor Itay Budin, biofísico de la Universidad de California en San Diego.
“No sólo es relevante para las profundidades marinas”, afirma Budin.