Cómo la Densidad Celular Influye en el Crecimiento de los Pájaros

En el desarrollo de los pájaros, hay una parte del embrión llamada mesodermo presomítico (PSM) que juega un papel clave en dar forma al cuerpo. A medida que el cuerpo crece, el PSM tiene una diferencia en la cantidad de células de adelante hacia atrás. La parte delantera tiene alrededor de 10,200 células por milímetro cuadrado, mientras que la parte trasera solo tiene alrededor de 6,500 células por milímetro cuadrado. Esta diferencia en el número de células es importante porque ayuda a que las células se muevan más fácilmente en la parte de atrás y crea las condiciones adecuadas para el crecimiento del cuerpo.

#Papel de la Densidad celular en el Crecimiento del Cuerpo

La parte trasera del PSM, que se llama PSM posterior (pPSM), tiene menos células, lo que permite mucho movimiento y la producción de materiales que las células necesitan para funcionar. Esta parte del PSM se expande y crea presión sobre los tejidos del cuerpo, ayudándolos a crecer. Cuando el cuerpo se alarga, las células del PSM se mueven hacia las áreas menos abarrotadas, lo que ayuda a mantener un ciclo de crecimiento y movimiento.

La densidad celular es importante porque tanto la expansión del pPSM como el movimiento de nuevas células trabajan en oposición. Esto convierte la densidad celular en un punto clave para equilibrar el crecimiento y la regulación dentro del sistema.

#Modelando el Crecimiento del Cuerpo

Para entender mejor cómo funcionan el PSM y el crecimiento del cuerpo, los investigadores hicieron modelos para simular cómo ocurren estos procesos. Crearon diagramas que mostraban cómo interactúan las partes del cuerpo y cómo cambia la densidad celular con el tiempo. Estos modelos ayudaron a visualizar cómo están posicionadas las células y cómo se mueven.

En las simulaciones, los investigadores encontraron que la expansión del pPSM podría impulsar el flujo de los tejidos del cuerpo. También descubrieron que agregar nuevas células de una área específica (el dominio progenitor) llevaba a un crecimiento sostenido en el cuerpo. Cuando se agregaban menos nuevas células, el crecimiento se ralentizaba, sugiriendo que tener suficientes células es crucial para mantener un ritmo constante de crecimiento corporal.

#Técnicas Experimentales

Los investigadores también pusieron a prueba sus ideas estirando y tirando del eje del cuerpo de los embriones. Sostenían suavemente los tejidos durante un corto tiempo y luego los soltaban. Esto hacía que el tejido rebote, pero la parte trasera aún crecía un poco más que antes. El estiramiento afectó cómo estaba creciendo el cuerpo, mostrando que los cambios físicos pueden influir en el desarrollo.

Usando embriones especiales que brillaban bajo ciertas luces, observaron que cuando tiraban de los embriones, el PSM se alargaba pero mantenía el mismo ancho, mientras que otras estructuras se estrechaban. Esto sugiere que estirar el PSM reduce la cantidad de células mientras que causa que otros tejidos se vuelvan más estrechos.

#Cambios en la Densidad Celular

Después de tirar de los embriones, los investigadores confirmaron que la densidad de células en el pPSM disminuyó, especialmente cerca del extremo trasero. Esto significaba que había menos células en esa área, lo cual fue una caída de aproximadamente el 20%. Notaron que el cambio en la densidad fue más pronunciado en los embriones tirados, sugiriendo que tirar afecta cómo responden los tejidos del cuerpo.

Para entender qué pasa cuando se comprimen los tejidos, los investigadores utilizaron una técnica diferente para presionar los tejidos. Esto llevó a cuerpos más cortos pero con mayor densidad celular en el pPSM, similar a lo que ocurrió durante el estiramiento. Descubrieron que los tejidos cambian de ser rígidos a ser más flexibles, dependiendo de dónde se encuentren en el cuerpo.

#Influjos de Células Progenitoras

Para ver cómo los cambios en el número de células afectaban el movimiento de nuevas células, los investigadores marcaron ciertas células en la línea media y las rastrearon. Sorprendentemente, encontraron que menos nuevas células se movieron hacia el pPSM después de tirar. Esto fue inesperado porque asumieron que las nuevas células se moverían más cuando hubiera menos células existentes.

En cambio, parecía que la menor densidad del pPSM llevaba a menos fuerza de empuje sobre las células de la línea media, causando que se movieran menos. Esto indicó que los ajustes en el crecimiento corporal involucran más factores de lo que se pensaba inicialmente.

En embriones comprimidos, el movimiento de nuevas células en realidad aumentó, lo que hizo que incluso más células se apiñaran en el área ya densa del pPSM. Esto mostró que la congestión en el pPSM afecta cómo se comportan las nuevas células.

#Simulando Cambios en la Longitud del Cuerpo

Para entender cómo tirar y empujar del cuerpo afecta su crecimiento, los investigadores realizaron simulaciones basadas en estas técnicas. Analizaron qué tan rápido crecía el cuerpo después de ser estirado o comprimido. Los modelos predijeron que cuando el pPSM estaba comprimido, eso llevaría a un crecimiento más rápido. En contraste, tirar del cuerpo resultó en un crecimiento más lento.

Curiosamente, con el tiempo, los cuerpos que habían sido estirados desaceleraron su crecimiento para coincidir con el crecimiento normal de cuerpos no perturbados. Mientras tanto, los embriones comprimidos rápidamente recuperaron su longitud habitual, mostrando que el cuerpo podía adaptarse a los cambios en longitud con el tiempo.

#Confirmación Experimental de Simulaciones

Para confirmar sus predicciones, los investigadores rastrearon la longitud real de embriones tirados y comprimidos. Encontraron que después de tirar, la longitud de los embriones se ajustó de nuevo a la normal con el tiempo. Los embriones comprimidos también volvieron rápidamente a su longitud esperada.

Además, investigaron la influencia de una proteína de señalización conocida como FGF en el crecimiento. Cuando introdujeron esta proteína a los embriones tirados, no cambiaron la velocidad de crecimiento, mientras que sí ayudó a acelerar el crecimiento en embriones normales. Por otro lado, cuando bloquearon el FGF en embriones comprimidos, encontraron que obstaculizaba su capacidad de volver a crecer a una longitud normal.

Estos resultados sugirieron que las interacciones entre la densidad celular y las señales son críticas para controlar la velocidad de crecimiento. La densidad celular ayudó a regular qué tan rápido los tejidos podían responder a los cambios físicos.

#Conclusión

Esta investigación arroja luz sobre cómo las estructuras del cuerpo crecen y cambian utilizando un equilibrio de densidad celular y principios científicos. La velocidad de crecimiento y la longitud del eje del cuerpo están estabilizadas por las interacciones de las células. Este acto de equilibrio permite consistencia en el desarrollo, asegurando que el cuerpo se forme correctamente y de manera predecible.

En los embriones de pájaros, estos mecanismos no solo guían el desarrollo del cuerpo, sino que también aseguran que los tejidos crezcan y se ajusten como deberían, ayudando al embrión a desarrollarse en un organismo completamente formado. El estudio de estos procesos nos ayuda a entender las reglas fundamentales de la formación del cuerpo en los organismos vivos.