Un equipo del Instituto de Neurociencias ha descubierto cómo se forma el halterio, un órgano crucial para el vuelo de las moscas. Este estudio revela que el halterio no es hueco, sino que tiene un sistema interno de conexiones que estabiliza su forma. La investigación, publicada en Current Biology, proporciona información sobre la metamorfosis de las moscas y puede inspirar avances en ingeniería de tejidos y biomimética.
Un equipo de investigadores del Instituto de Neurociencias (IN), que es un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, ha realizado un importante descubrimiento sobre el halterio, una estructura esencial para el vuelo de las moscas. Este pequeño órgano, que se encuentra detrás de las alas principales, funciona como un giroscopio biológico, ayudando a los insectos a estabilizarse en el aire. Los hallazgos han sido publicados en la revista Current Biology.
La investigación ha sido liderada por José Carlos Pastor Pareja, director del Laboratorio de Arquitectura Celular y Tisular en el Sistema Nervioso del Instituto de Neurociencias. Este estudio ha revelado que, contrariamente a lo que se pensaba, el halterio no es una estructura hueca. En cambio, sus dos superficies están interconectadas mediante un complejo sistema celular que estabiliza su forma redondeada. Según Pastor Pareja, “esta estructura actúa como un sistema de estabilización similar a los soportes arquitectónicos: sin estas conexiones internas, el halterio se alarga y pierde su forma, como una carpa sin tensores”.
Durante la metamorfosis de la mosca, cuando pasa de larva a adulto, tanto las alas como los halterios se desarrollan a partir de una fina capa de células. En el caso específico del halterio, los investigadores han descubierto que primero se degrada una matriz extracelular rica en colágeno que separa sus dos caras. Esta degradación permite la formación de proyecciones celulares que conectan ambas superficies mediante otra proteína llamada laminina, creando así un armazón interno.
Estas conexiones funcionan como tensores biológicos, capaces de resistir fuerzas que podrían deformar el órgano. Cuando este sistema falla, como sucede en modelos genéticamente modificados de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), el halterio pierde su forma redondeada, crucial para su funcionalidad. Además, el estudio indica que el halterio está sometido a tensiones constantes: una fuerza tira desde su base mientras otra lo ancla a la cutícula externa del insecto. Es precisamente este sistema interno el que equilibra ambas fuerzas para mantener su geometría.
Para observar estos efectos, el equipo empleó técnicas avanzadas de microscopía electrónica y grabaciones en vivo durante la metamorfosis. “Hemos observado cómo se generan proyecciones celulares que estabilizan la forma redondeada del halterio al contrarrestar fuerzas deformadoras”, explica Pastor Pareja. El investigador añade que “cuando eliminamos esta estructura de soporte en modelos mutantes, el órgano pierde su geometría funcional”.
El uso de modelos mutantes y el análisis exhaustivo de la matriz extracelular han sido fundamentales para desentrañar este mecanismo biológico. Los resultados obtenidos no solo son relevantes para entender cómo adquiere forma el halterio en las moscas, sino que también ofrecen perspectivas sobre cómo otros órganos toman forma en diferentes especies animales. Esto tiene implicaciones significativas en campos como la ingeniería de tejidos y el diseño biomimético.
Este estudio fue realizado en colaboración con científicos destacados como Yuzhao Song y Tianhui Sun, de la Universidad Tsinghua (China); así como con Paloma Martín, Ernesto Sánchez Herrero, del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO, CSIC-UAM); y Jorge Fernández Herrero, de la Universidad de Alicante. La investigación recibió financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y otras instituciones relevantes.
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