Científicos diseñan un modelo matemático sobre la formación de las rayas de los animales

MADRID 23 Dic. (EUROPA PRESS) -

Los científicos no saben exactamente cómo se desarrollan las rayas de los animales pero desde la década de 1950, los matemáticos han modelado los posibles escenarios. En un artículo publicado este miércoles en 'Cell Systems' investigadores de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, reúnen una serie de estos modelos en una sola ecuación para identificar cuáles son las variables que controlan la formación de la raya en los seres vivos.

"Queríamos un modelo muy simple, con la esperanza de que fuera la imagen lo suficientemente grande para incluir todas estas diferentes explicaciones", dice el autor principal del trabajo, Tom Hiscock, estudiante de doctorado en el Laboratorio de Biología de Sistemas de Sean Megason en la Escuela de Medicina de Harvard.

"Ahora llegamos a preguntarnos qué es común entre las hipótesis moleculares, celulares y mecánicas sobre cómo los seres vivos orientan las direcciones de las rayas, que luego dirá qué tipo de experimentos se (o no) distinguen entre ellos", añade.

Las rayas son sorprendentemente simples para modelar matemáticamente (y gran parte de los primeros trabajos sobre el tema fueron de Alan Turing, famoso por 'The Imitation Game'). Estos patrones surgen cuando las sustancias que interactúan crean ondas de concentraciones altas y bajas de, por ejemplo, un pigmento, un químico o un tipo de célula pero el modelo de Turing no explica cómo se orientan las rayas en una dirección particular.

La investigación de Hiscock se centró en la orientación, por ejemplo, por qué las rayas del tigre son perpendiculares a su cuerpo, mientras que las rayas del pez cebra son horizontales. Una de las sorpresas de su modelo integrado es que sólo necesita un pequeño cambio en el modelo para cambiar si las rayas son verticales u horizontales, pero no se sabe cómo se traduce en los seres vivos, desconociendo cuál es la variable que impulsa el desarrollo de rayas perpendiculares en un tigre.

"Podemos describir qué sucede en la formación de las rayas utilizando esta ecuación matemática simple, pero no creo que sepamos los detalles esenciales de exactamente qué moléculas o células están trazando la formación de rayas", dice Hiscock. Existen mutaciones genéticas que no pueden formar rayas o que hacen puntos en lugar, como en el pez cebra, pero "el problema es que hay una gran red de interacciones, por lo que numerosos parámetros pueden cambiar el patrón", añade.

Su modelo principal predice tres principales perturbaciones que pueden afectar a cómo se orientan las rayas: uno es un cambio en el "gradiente de producción", es decir, una sustancia que amplifica la densidad del patrón de rayas; segundo es un cambio en el "gradiente de parámetro", una sustancia que cambia uno de los parámetros que intervienen en la formación de la banda; y el último es un cambio físico en la dirección del origen molecular, celular o mecánico de la banda.

Aunque este documento se basa en la teoría, Hiscock cree que los investigadores están cerca de tener las herramientas experimentales que pueden descifrar si la matemática es válida en los sistemas vivos.