Escutoide: geometría y morfogénesis en tejidos epiteliales

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Desde Sevilla llega una historia que cruza matemáticas, biología y física para explicar la forma de los tejidos. Un equipo de la Universidad de Sevilla, liderado por Clara Grima, Alberto Márquez y Luisma Escudero, ha propuesto una visión interdisciplinaria de la morfogénesis que, aseguran, invita a mirar las matemáticas como un motor de descubrimiento. Los investigadores sostienen, además, que en matemáticas aún quedan muchas preguntas por responder: cada respuesta parece abrir un ramillete de nuevas incógnitas. En su trabajo, describen cómo el lenguaje de la geometría y la física puede explicar por qué las células epiteliales adoptan ciertas formas y no otras.

En el centro de su análisis figura el diagrama de Voronoi, una construcción geométrica que divide el plano según la cercanía a un conjunto de puntos generadores. Explicado con ejemplos simples —farmacias en una ciudad, o Lunnis y caramelos en un patio escolar—, el diagrama de Voronoi se utiliza para modelar la empaquetadura de células en dos dimensiones, reproduciendo patrones que se observan en tejidos planos y abriendo la puerta a diagnósticos basados en geometría de las células.

Pero el paso a la tridimensionalidad revela un reto mayor: las epiteliales no se pueden describir con prismas o pirámides truncadas si desean conservar vecindades distintas entre la superficie basal y la apical. El equipo buscó una geometría capaz de plegarse y acomodar diferentes contactos a lo largo de la altura del tejido; aparecieron así los escutoides. Se propone construir el sólido entre dos capas paralelas, apoyado en semillas en la capa apical; en cada capa intermedia se generan diagramas de Voronoi y, al unir las regiones correspondientes de cada semilla, se obtiene la estructura deseada.

El nombre ‘escutoide’ nace de la colaboración entre Luisma Escudero y su familia: Margarita, su hija, modeló estas formas con plastilina como prueba experimental. A nivel teórico, el escutoide guarda similitudes con el ‘scutum’ del tórax de ciertos escarabajos, un paralelismo que aportó respaldo formal al concepto. Según el físico Javier Buceta, esta geometría no solo resulta estéticamente atractiva, sino que describe un estado de equilibrio energético que facilita que las células adopten distintas curvaturas sin perder cohesión entre capas.

Las implicaciones son amplias: entender la geometría de las células epiteliales podría mejorar la simulación y la predicción de órganos mediante impresión 3D, así como servir como patrón para identificar estructuras anómalas en cáncer y otras enfermedades. El trabajo ilustra la potencia de combinar biología, física y matemáticas para descifrar el lenguaje del universo, y recuerda que cada descubrimiento abre nuevas preguntas que guían la ciencia hacia adelante.

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