Un grupo de investigadores del Instituto de Neurociencias (IN), un centro colaborativo entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, ha realizado un descubrimiento significativo sobre el halterio, una estructura esencial para el vuelo de las moscas. Este pequeño órgano, ubicado detrás de las alas principales, desempeña un papel crucial como giroscopio biológico, ayudando a los insectos a mantener su estabilidad en el aire. Los hallazgos han sido publicados en la revista Current Biology.
La investigación, liderada por José Carlos Pastor Pareja, director del Laboratorio de Arquitectura Celular y Tisular en el Sistema Nervioso del Instituto de Neurociencias, ha desafiado la creencia previa sobre la estructura del halterio. Contrario a lo que se pensaba, este no es un órgano hueco; sus dos superficies están interconectadas mediante un complejo sistema celular que mantiene su forma redondeada. Pastor Pareja explica que “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”.
Nuevos hallazgos sobre la metamorfosis
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 celular. En el caso específico del halterio, los investigadores han identificado 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 presenta fallos, como ocurre en modelos genéticamente modificados de mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), el halterio pierde su forma redondeada, vital para su función. Además, el estudio indica que el halterio está sometido a tensiones constantes: una fuerza tira desde su base y otra lo ancla a la cutícula externa del insecto. Es este sistema interno de tensores el que equilibra ambas fuerzas para preservar su geometría.
Técnicas avanzadas para observaciones detalladas
Para llevar a cabo estas observaciones, el equipo utilizó técnicas avanzadas de microscopía electrónica y grabaciones en vivo durante la metamorfosis. “Hemos observado cómo surgen proyecciones celulares que estabilizan la forma redondeada del halterio al contrarrestar fuerzas externas”, señala Pastor Pareja. El investigador añade que “cuando eliminamos esta estructura de soporte en modelos mutantes, el órgano pierde su geometría funcional”.
El análisis exhaustivo de modelos mutantes y la exploración de la matriz extracelular fueron fundamentales para desentrañar este mecanismo biológico. Este trabajo no solo proporciona información específica sobre la mosca de la fruta, sino que también ofrece perspectivas más amplias sobre cómo los órganos adquieren su forma en otros animales, un aspecto crucial en biología del desarrollo. Además, estos descubrimientos pueden inspirar nuevas estrategias en campos como la ingeniería de tejidos o el diseño biomimético.
La investigación fue realizada en colaboración con científicos como Yuzhao Song y Tianhui Sun, provenientes de la Universidad de Tsinghua (China); así como con los investigadores Paloma Martín y Ernesto Sánchez Herrero, del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO, CSIC-UAM); y Jorge Fernández Herrero, asociado a la Universidad de Alicante. Este trabajo recibió financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, así como del Programa para Centros de Excelencia Severo Ochoa del Instituto de Neurociencias (CSIC-UMH), junto con apoyo adicional por parte de la Fundación Ramón Areces y la Fundación Nacional de Ciencia de China.
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Preguntas sobre la noticia
¿Qué es el halterio y cuál es su función en las moscas?
El halterio es una estructura fundamental para el vuelo de las moscas, situada detrás de las alas principales. Actúa como un giroscopio biológico, ayudando al insecto a estabilizarse en el aire.
¿Cómo se forma el halterio durante la metamorfosis de la mosca?
Durante la metamorfosis, el halterio se desarrolla a partir de una fina capa de células. Primero se degrada una matriz extracelular rica en colágeno que separa sus dos caras, permitiendo que se formen proyecciones celulares que conectan ambas superficies a través de una matriz con laminina.
¿Qué sucede si el sistema interno del halterio falla?
Si este sistema interno de tensores falla, el halterio pierde su forma redondeada, lo cual es clave para su función estabilizadora durante el vuelo.
¿Qué técnicas se utilizaron para estudiar el halterio?
El equipo utilizó técnicas avanzadas de microscopía electrónica y grabaciones en vivo durante la metamorfosis de la mosca para observar los efectos y la formación del halterio.
¿Cuál es la relevancia de este estudio más allá del caso específico de la mosca?
Los resultados del estudio aportan ideas generales sobre cómo los órganos adquieren su forma en los animales, lo cual es fundamental en biología del desarrollo. También pueden inspirar nuevas formas de abordar cuestiones como la ingeniería de tejidos o el diseño de estructuras biomiméticas.
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