Las células madre tienen la capacidad de dividirse y especializarse en células con diversas funcionales.

El proceso de especialización celular puede observarse en toda clase de organismos, desde los más simples hasta los más complejos.

Sobre este tema, se han desarrollado diversos modelos que explican cómo las células se especializan en determinadas funciones.

Sin embargo hay elementos que no se han tomado en cuenta, como la influencia del entorno sobre el proceso de especialización celular.

No obstante, recientemente, un equipo de investigadores ha desarrollado un modelo que explica cómo se produce este proceso en un ambiente de recursos limitados.

El proceso de especialización celular

 

Tal como se mencionó anteriormente, la especialización celular ocurre en todos los organismos.

Por ejemplo, en los organismos multicelulares simples, como las levaduras multicelulares, la especialización puede ser de dos tipos.

En primer lugar, puede ser somática, cuando las células se responsabilizan únicamente de la viabilidad del organismo.

En segundo lugar, la especialización puede ser reproductiva, cuando las células se encargan de los procesos reproductivos.

Así, desentrañar los misterios del proceso de especialización celular es importante para el campo de la biología.

Sin embargo, desde la matemática pueden desarrollarse modelos de procesos biológicos. Tal es el caso de la investigación en cuestión.

Los modelos previos de especialización celular tienen ciertas limitaciones

Muchos de los modelos desarrollados sobre la especialización celular desde el campo de la biología evolutiva tienen un alcance explicativo limitado.

Esto se debe a que la mayoría deja de lado la influencia del entorno sobre el fenómeno.

Así, uno de los modelos más conocidos, perteneciente a Richard Michod, plantea que las células idénticas tienen el mismo grado de viabilidad y capacidad reproductiva.

No obstante, de acuerdo a un equipo de científicos de la Escuela Superior de Economía y de la Universidad de Quebec en Montreal, plantean que este modelo no se ajusta de forma adecuada a los organismos.

La idea básica que sustenta esto es que los organismos no existen de forma aislada, sino que reciben influencias del ambiente en el que se desenvuelven.

En atención a esto, los investigadores desarrollaron un modelo que permite explicar las condiciones de surgimiento del proceso de especialización celular en entornos con condiciones limitadas.

El nuevo modelo toma en cuenta la influencia ambiental

La premisa básica del modelo propuesto implica que, cuando los recursos del entorno son limitados, la especialización se produce para favorecer que el organismo sea eficiente bajo determinados parámetros ambientales.

De esta forma, los investigadores plantean la importancia de considerar los diferentes requerimientos de recursos necesarios para que se ejecuten determinadas funciones somáticas y reproductivas.

En este sentido, se plantea que si el organismo requiere de 1 joule para ejecutar una función somática, al tiempo que necesita de 5 joules para ejecutar funciones reproductivas, mientras que lo disponible en el entorno es 4 joules, las células atravesarán un proceso de especialización que garantice que todo en el organismo funcione eficientemente.

En este sentido, la cantidad de células encargadas de la viabilidad deberá aumentar, puesto que requieren de un menor gasto energético.

Aún es necesario evaluar la correspondencia entre el modelo y la realidad

Algunas de las bondades de este nuevo modelo de especialización celular, además de tener en cuenta la influencia del entorno, giran en torno a que se consideran los criterios de importancia en torno a las funciones somáticas y reproductivas de los organismos.

Al respecto, se ha demostrado que en algunos entornos, las funciones somáticas pueden tener una mayor importancia que en otros ambientes, por lo que este es un tema que debe ser tomado en cuenta por los modelos explicativos.

Además, el nuevo modelo plantea la posibilidad de que de la especialización inicial de las células, durante el período embrionario, como consecuencia del trabajo genético o por estímulos ambientales externos.

Finalmente, la correspondencia entre el modelo y la realidad, es un tema que aún debe ser verificado por los expertos en futuras investigaciones.

Referencia: Modeling functional specialization of a cell colony under different fecundity and viability rates and resource constraint, (2018). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0201446

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