“Queremos una teoría de la mecánica y la estadística de la materia viva, con un estatus comparable a lo que ya se ha hecho para las partículas muertas”.

Estas palabras son de Sriram Ramaswamy, físico y director del Instituto Tata del Fundamental Research’s Centre for Interdisciplinary Sciences de Hyderabad, en la India.

Tal teoría podría explicar cómo el movimiento de los átomos y las moléculas da lugar a fenómenos del día a día como el calor, la temperatura y la presión. Sin embargo, podría ir mucho más allá, podría explicar incluso la forma en la que las células se mueven alrededor de las cosas, la manera en la que crean y mantienen su morfología y el modo en el que se dividen, todo ello argumentado matemáticamente.

A día de hoy, los investigadores sólo están empezando a tomar el control en laboratorio de la materia activa. Incluso el más entusiasta de los investigadores admite que todavía no hay una teoría que describa la materia viva, su comportamiento, partiendo de las células y llegando hasta los pájaros, digamos, hasta la sincronía y complementariedad de éstos cuando migran en bandadas. De todas formas, esto no es un motivo para suprimir la imaginación de los investigadores acerca de las aplicaciones de semejante teoría, como el autoensamblaje de tejido artificial, el bombeo automático de dispositivos conformados por microfluidos o materiales diseñados que se inspiran en materiales biológicos.

Una teoría de la vida en forma de puzzle

Durante el siglo XX las piezas teóricas y experimentales del puzzle había ido surgiendo por separado y no fue hasta finales de la primera década de nuestro siglo cuando ambas piezas empezaron a encajar. Bausch desarrolló uno de los primeros y más precisos experimentos. Junto a sus colegas, Bausch mezcló actina (un filamento que forma el citoesqueleto de células complejas, siendo el citoesqueleto algo así como el esqueleto celular) con miosina (una molécula motora que ‘camina’ sobre la actina provocando la contracción muscular). Entonces, los investigadores añadieron la ‘fuente de energía’ típica de la miosina, el ATP, y observaron el resultado a través de un microscopio. Sí, esto fue todo lo que hicieron. ¿Y qué es lo que observaron? Resultó que a bajas concentraciones de miosina los filamentos de actina ‘fluían a sus anchas’ pero, al incrementar la concentración de miosina, se producía una agrupación.

A este estudio le siguieron otros, como uno desarrollado por Dogic en 2012, quien usó otra proteína ‘caminante’, la kinesina. Los resultados, los patrones que Dogic pudo observar eran mucho más complejos que los de Bausch. A continuación se puede ver un vídeo de las recién mencionadas kinesinas, en una jornada laboral más en la que median el transporte de elementos en el interior de la célula, ‘caminando’ sobre los microtúbulos, que son componentes del citoesqueleto (ya definido). Observación: es posible que a más de uno se le venga a la cabeza el castigo eterno de Sísifo.

Para probar si la teoría de la materia activa puede revelar los mecanismos biológicos, Daniel Needleman, un biofísico de la Universidad de Harvard, estudió el huso mitótico (una estructura basada en microtúbulos que controla la separación de los cromosomas durante la división celular. Su objetivo era probar la idea de que las interacciones entre la kinesina y los microtúbulos eran lo suficiente autónomas como para construir estructuras similares a los husos mitóticos por sí mismas. Los resultados son fácilmente interpretables a través de las palabras del mismo Needleman:

“La gente ha discutido acerca de la necesidad de procesos más complejos, pero la verdad es que uno puede aprender mucho sobre el huso sin involucrar nada que no sea completamente necesario”

Otros investigadores están usando ideas de la materia viva para probar cómo de grande debe ser el número de células en procesos como el desarrollo de los tejidos, la curación de heridas y la dispersión de tumores. Algunos teóricos del Instituto Max Planck han encontrado patrones y han modelado interacciones célula-célula en la auto-organización de las células en tejidos y tumores. ¿Para qué les está sirviendo? Pues, entre otras cosas, para mostrar que la teoría de la materia viva puede ayudar a describir la organización celular en el desarrollo de las alas de la mosca de la fruta.

Algunos biólogos esperan que semejantes estudios revelen los principios fundamentales que gobiernan la división, morfología y movimiento celular. Como dice Tony Hyman, del Instituto Max Planck:

“Es como la clasificación de Linneo antes de que llegara Darwin. Tenemos todas estas moléculas como ellos tuvieron todas aquellas especies, y necesitamos poner algún tipo de orden, algún tipo de razón detrás de todas ellas”

Fuente: Nature