Escutoide, la fascinante nueva forma geométrica descubierta en la naturaleza

El hallazgo sorprendió a los investigadores: una forma geométrica que jamás habían visto.

Mientras estudiaba el desarrollo embrionario de los animales, un grupo de científicos descubrió que las células epiteliales se multiplicaban, apilaban y configuraban en una forma extraña.

Y dieron a esa forma que no reconocían el nombre de “escutoide“, por sus similitudes con una parte del tórax de algunos insectos que se llama “escutelo“.

“Estábamos intentando entender cómo se organizan los tejidos epiteliales, que son unas células importantísimas durante el desarrollo embrionario y que tenemos en montones de órganos como el hígado, el páncreas y el tubo digestivo”, contó a BBC Mundo Luis M. Escudero, investigador del Instituto de Biomedicina de Sevilla, España, y uno de los autores del nuevo estudio publicado en la revista Nature Communications.

“Estos tejidos epiteliales son células que se empaquetan, que están ordenadas todas muy juntas y, por dificultades técnicas, es difícil saber exactamente como están empaquetadas en tres dimensiones”, dijo Escudero, quien también es profesor del departamento de biología celular de la Universidad de Sevilla.

“Entonces lo que hicimos en mi laboratorio fue diseñar un modelo computacional de un tubo, que era un tejido curvo en tres dimensiones pero computacional, no era real. El modelo computacional predijo una forma geométrica que no estaba descrita, y a esta forma geométrica le pusimos el nombre de escutoide”.

“Nosotros trabajamos con insectos y estamos muy habituados a verlos, y realmente se puede ver cómo la forma geométrica recuerda mucho al tórax de algunos escarabajos”, añadió.

Diferente de un prisma

La predicción del modelo fue confirmada posteriormente al estudiar la estructura de los tejidos de varios animales.

¿Cómo puede describirse un escutoide?

Una de las formas más simples, según Escudero, es decir que un escutoide se caracteriza por tener superficies curvas y al menos un vértice en un plano diferente al de las dos bases.

“Simplificado, es como un prisma en el que hay un vértice en el medio. Porque los prismas tienen en las bases todos los vértices, tanto en la de abajo como en la de arriba, y estos vértices están unidos de arriba abajo formando las caras laterales del prisma”, explicó el profesor de la Universidad de Sevilla.

“Pero el escutoide, si lo simplificamos mucho, tendría al menos un vértice más“.

Por otra parte, los prismas no tienen superficies curvas y eso es lo que hace diferente también al escutoide. En el escutoide las caras laterales pueden ser cóncavas o convexas y, así, los escutoides van encajando y no dejan ningún espacio entre ellos”.

“Ahora mismo hemos puesto en Wikipedia una definición más formal pero simplificada, pero lo mas fácil es ver la foto”, relató el experto.

Menos gasto energético

La ventaja del escutoide es que da a las células epiteliales mayor estabilidad y eficiencia energética, según Escudero.

“Al adoptar esta forma, las células gastarán menos energía cuando un tejido tenga que mantener una estructura curva”, explicó el científico español.

“Los tejidos epiteliales modifican muchísimo su forma durante el desarrollo para dar lugar a órganos muy complicados”.

“Cambiar de forma como cualquier cosa que se hace en un ser vivo tiene un costo energético. Y adoptar la forma de escutoide hace que ese costo energético sea menor, que el tejido sea mas estable energéticamente“, destacó.

La eficiencia fue comprobada junto al físico Javier Buceta, de la Universidad de Lehigh, Estados Unidos, y otro de los autores del estudio.

“Después de muchos experimentos teóricos, la conclusión que sale es que realmente mantiene la forma con menor gasto energético“.

Órganos

El descubrimiento podría tener aplicaciones en medicina, especialmente en el diseño de órganos en el laboratorio.

“Nuestro artículo es de ciencia básica: junta matemáticas, física y biología celular. Pero lo que ocurre es que ahora mismo la biología celular y la biología del desarrollo son fundamentales para una rama de la biomedicina que es la de la creación de órganos dentro del laboratorio, es decir, órganos sintéticos“, explicó Escudero a BBC Mundo.

“La ingeniería de tejidos está avanzando ahora enormemente y, sabiendo cuál es la estructura de los órganos en la realidad, será mas fácil que los órganos que se crean en el laboratorio reproduzcan todas las características de los órganos reales”.

En el futuro será necesario chequear que los órganos que se producen en el laboratorio están realmente empaquetándose de la misma forma y ordenándose de la misma forma que los reales, señaló Escudero.

“Por eso nuestro descubrimiento creo que va a abrir una serie de puertas para las futuras investigaciones de otros grupos”, concluyó.