Biología

Películas radiográficas desvelan algunos misterios sobre los músculos de los insectos

(NC&T) Observar el vuelo de una mosca no parece ser ciencia de alta tecnología, pero para un equipo de investigadores que ha usado las instalaciones del Argonne National Laboratory para llevar a cabo un estudio, dicha tarea no sólo ayuda a explicar cómo vuelan los insectos sino que también puede ser útil para entender mejor el funcionamiento del corazón humano.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Illinois (IIT), el Caltech y la Universidad de Vermont, unieron dos tecnologías distintas, haces de intensos rayos-X y simuladores de vuelo, para estudiar cómo pueden desempeñar los músculos de los insectos una acción tan potente. Los resultados fueron publicados en la revista británica Nature.

Los insectos voladores están entre las especies con mayor éxito dentro del reino animal. No se comprende aún del todo la forma en la que los músculos del ala producen la gran fuerza requerida para sostener el vuelo. Los músculos de los insectos difieren de los músculos de los demás animales en que no necesitan un impulso nervioso para cada contracción, sino que más bien son activados por el estiramiento. La manera por la cual estos "músculos activados por la elasticidad" se contraen y distienden a tanta velocidad (pueden batir sus alas una vez cada cinco milésimas de segundo) ha sido un misterio durante mucho tiempo.

El grupo de investigadores usó haces sumamente brillantes de rayos-X en el complejo BioCAT, que forma parte de las instalaciones del Advanced Photon Source (APS), dependientes del Argonne National Laboratory. También utilizó un simulador de vuelo de realidad virtual, diseñado por Michael Dickinson del Caltech. Con este equipamiento, los científicos exploraron los músculos de una mosca de la fruta en pleno vuelo.

Los rayos-X intensos son necesarios para determinar cuáles son los cambios que se producen en la configuración cristalina de las moléculas responsables de generar las rápidas contracciones musculares, con una resolución de 6 cienmilésimas de segundo.

El simulador de vuelo engaña a la mosca, suspendida de un hilo, haciendo que crea estar volando libremente por el aire, gracias a lo cual es posible obtener una pauta estable de movimientos del ala y captar imágenes radiográficas en las diferentes etapas de la contracción muscular que permite que la mosca bata las alas 200 veces por segundo.

Los resultados relacionan la producción de energía muscular con cambios en la estructura molecular, lo que ayuda a entender cómo generan los insectos la fuerza suficiente para sustentar el vuelo. Estos experimentos han sido realizados en diminutas moscas de la fruta, genéticamente flexibles, lo que aumenta la posibilidad de estudiar aspectos específicos relacionados con el papel de varios componentes proteicos en la función muscular, mediante el uso de moscas mutantes o genéticamente diseñadas.

Los autores del estudio destacan que hay muchas similitudes entre el músculo del insecto y otros músculos oscilatorios, como el músculo cardiaco humano, lo que significa que los conocimientos reunidos durante este tipo de investigaciones pueden también ser útiles para emprender estudios cardiológicos. Los datos recopilados en estos experimentos abren el camino hacia nuevos métodos para estudiar el músculo cardiaco, que pueden llevar a comprender mejor cómo los cambios en su maquinaria molecular determinan su funcionamiento. El hecho de que los músculos involucrados en el vuelo sean genéticamente mutables, incrementa la posibilidad de que sirvan para producir modelos útiles de enfermedad cardiaca humana heredada.


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