La Morfogénesis Química de Alan Turing y su validación

TAHC_Alan_Turing_2Es bien conocido que el creador del Test de Turing, Alan Turing, era un adepto a todo tipo de ciencias y disciplinas tales como las Matemáticas, la Lógica, las Ciencias de la Computación, la Cibernética, la Criptografía, la Física y la Biología y Matemáticas aplicadas a la Biología entre otros.

Menos de dos años antes de que muriera, Alan Turing planteo y escribió un artículo llamado Las Bases Químicas de la Morfogénesis. Turing teorizo acerca de cómo las células cambian y se desarrollan.  Ahora, 60 años más tarde, un equipo de científicos dicen que “se han proporcionado nuevas evidencias experimentales que sugieren que Turing estaba en lo cierto en la mayoría de sus planteamientos”.

Piensa en el momento en el que fuiste concebido. ¡No, no esa parte! Quiero decir, piensa en cómo, cuándo fuiste concebido a partir de una célula. Finalmente, esa célula se dividió en dos células, y entonces cada una de esas se dividió, haciendo un total de cuatro y así sucesivamente. Cuando las células se dividen, intentan crear copias perfectas de sí mismas. Sin embargo, mientras en embrión crece, sus células se diferencian. Éstas se tornan a células sanguíneas, células óseas, células retinianas… cada cual con diferente forma y función. Turing estaba interesado en como dichos cambios ocurren. El propuso un modelo que los biólogos consideran una importante manera de pensar sobre la diferenciación, mientras que el modelo ha tenido sus apoyos y criticas, el artículo de Turing sobre esta idea ha sido citado más de 8000 veces.3_Morfogenesis

Propuso un mecanismo basado en el efecto combinado de difusión y reacción química de dos diferentes morfógenos, con el objeto de explicar la emergencia de patrones. En ese mismo trabajo  el sugirió que este enfoque puede ser utilizado en redes de regulación genéticas.

En el modelo de Turing original se propone que la formación de ciertas estructuras biológicas (patrones espaciales) se debe a la combinación de dos mecanismos. Por una parte se propone la existencia de dos químicos que se difunden en la región en donde el proceso morfogenético tiene lugar. Estas sustancias se conocen como morfógenos. Por otra parte se supone también que, además, reaccionan químicamente entre sí. En un principio esta propuesta parece poco intuitiva, pues la difusión tendería a homogeneizar las concentraciones de los morfógenos en el medio. A su vez, es de esperarse que como resultado de la reacción se llegue a un equilibrio químico en el que las concentraciones se estabilicen en el tiempo. En resumen, cada uno de los mecanismos propuestos produciría patrones espacialmente homogéneos. Lo sorprendente de la propuesta es que al actuar de manera simultánea, los morfógenos que se difunden y reaccionan químicamente pueden dar origen a estructuras espacio-temporales no homogéneas.

Para probar esto, un equipo de científicos creó un círculo de idénticas gotas, conteniendo dos compuestos químicos flotando en un aceite. Estas gotas eran las ‘células’ simplificadas de los científicos.

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Los miembros del equipo observaron que, como Turing predijo, las gotas intercambiaron sustancias químicas entre sí. Eso llevo a que las gotas llegaran a ser químicamente distintas, incluso si comenzaron desde el mismo punto de partida.

El equipo investigador, vio que algunos resultados no encajaban en el modelo original de Turing. En un artículo que ellos publicaron en Proceedings of the National Academy of Sciences, describen como modificarían la idea de Turing para explicar lo que vieron en el laboratorio.

El éxito del equipo no es sino un tributo a la habilidad de Turing en los diferentes campos de la Ciencia, y se muestra en los diferentes profesionales que lo conforman, que incluyen a cinco físicos, un químico y un matemático.

Referencias (para mas información):

MARTINEZ-LOMELI, L. de J.  y  PADILLA-LONGORIA, P. La morfogénesis como resultado de la transmisión e integración de información biológica. Rev. mex. fis. [online]. 2011, vol.57, n.6, pp. 499-509. ISSN 0035-001X.

Tompkins, N., Li, N., Girabawe, C., Heymann, M., Ermentrout, G. B., Epstein, I. R., and Fraden, S. (2014). Testing Turing’s theory of morphogenesis in chemical cells. PNAS ; published ahead of print March 10, 2014, doi:10.1073/pnas.1322005111

Turing, A. M. (1952). “The Chemical Basis of Morphogenesis”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London 237 (641): 37–72.

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