Niños, cortadoras de césped, aviones, trenes, automóviles, casi todo hace ruido. Y si dos científicos de California tienen razón, también lo hacen las células vivas. En experimentos recientes que utilizan la ciencia de la frontera de la nanotecnología, los investigadores han encontrado evidencia de que las células de levadura emiten un tipo de chillido, mientras que las células de mamíferos pueden emitir otro. La investigación, aunque todavía es preliminar, es potencialmente "revolucionaria", como dice un científico, y ya se está llevando a cabo una posible aplicación médica, ciertamente lejana: algún día, el pensamiento continúa, escuchar los sonidos que emiten sus células podría decir un médico, antes de que aparezcan los síntomas, ya sea que esté sano o esté a punto de enfermarse.
contenido relacionado
- ¿Puede la nanotecnología salvar vidas?
El fundador del estudio de los sonidos celulares, o "sonocitología", como él lo llama, es Jim Gimzewski, un químico de la UCLA de 52 años que ha contribuido a la exhibición de un museo de arte sobre estructura molecular. La idea de los sonidos de las células le llegó en 2001 después de que un investigador médico le dijera que cuando las células cardíacas vivas se colocan en una placa de Petri con los nutrientes apropiados, las células continuarán pulsando. Gimzewski comenzó a preguntarse si todas las células podrían latir y, de ser así, si esas vibraciones tan pequeñas produjeran un sonido detectable. Después de todo, razonó, el sonido es simplemente el resultado de una fuerza que empuja las moléculas, creando una onda de presión que se extiende y registra cuando golpea el tímpano. También razonó que aunque un ruido generado por una célula no sería audible, podría ser detectado por un instrumento especialmente sensible.
Gimzewski está bien preparado para abordar la cuestión, ya que es un experto en instrumentación (ha construido sus propios microscopios) y cómodamente en casa en el mundo de lo infinitesimal. Líder en nanotecnología, o la ciencia de manipular átomos y moléculas individuales para construir máquinas microscópicas, Gimzewski trabajó anteriormente en el laboratorio de investigación de IBM en Zurich, Suiza, donde él y sus colegas construyeron una hélice molecular giratoria de 1.5 nanómetros, o 0.0000015 milímetros de diámetro. También construyeron el ábaco más pequeño del mundo, que tenía, como cuentas, moléculas individuales con diámetros inferiores a un nanómetro. Por lo menos, las hazañas, que obtuvieron un considerable reconocimiento, mostraron que la promesa tan publicitada de la nanotecnología tenía una base en la realidad.
Para su primera incursión en la sonocitología, Gimzewski obtuvo células de levadura de colegas de bioquímica en la UCLA. (Él "miró", recuerda, cuando explicó por qué quería las células). Trabajando con el estudiante graduado Andrew Pelling, Gimzewski ideó una forma de evaluar el ruido celular con una herramienta de nanotecnología llamada microscopio de fuerza atómica (AFM). Por lo general, un AFM crea una imagen visual de una célula al pasar su sonda muy pequeña, tan pequeña que su punta es microscópica, sobre la superficie de la célula, midiendo cada protuberancia y hueco de su membrana externa. Una computadora convierte los datos en una imagen. Pero los investigadores de la UCLA sostuvieron la pequeña sonda del AFM en una posición fija, descansando ligeramente sobre la superficie de una membrana celular "como una aguja de registro", dice Pelling, para detectar cualquier vibración generadora de sonido.
El par descubrió que la pared celular sube y baja tres nanómetros (unos 15 átomos de carbono apilados uno encima del otro) y vibra un promedio de 1, 000 veces por segundo. La distancia que se mueve la pared celular determina la amplitud, o volumen, de la onda de sonido, y la velocidad del movimiento hacia arriba y hacia abajo es su frecuencia o tono. Aunque el volumen del sonido de la célula de levadura era demasiado bajo para ser escuchado, Gimzewski dice que su frecuencia estaba teóricamente dentro del rango del oído humano. "Entonces, todo lo que estamos haciendo es subir el volumen", agrega.
Gimzewski (sosteniendo un modelo de una molécula de carbono en su laboratorio de UCLA) usa un microscopio de fuerza atómica para "escuchar" a las células vivas. (Debra DiPaolo) La frecuencia de las células de levadura que los investigadores probaron siempre ha estado en el mismo rango alto, "aproximadamente un C-sharp a D por encima de C central en términos de música", dice Pelling. Rociar alcohol en una célula de levadura para matarlo aumenta el tono, mientras que las células muertas emiten un sonido bajo y retumbante que Gimzewski dice que es probablemente el resultado de movimientos atómicos aleatorios. El par también descubrió que las células de levadura con mutaciones genéticas producen un sonido ligeramente diferente al de las células de levadura normales; Esa idea ha alentado la esperanza de que la técnica eventualmente se pueda aplicar para diagnosticar enfermedades como el cáncer, que se cree que se origina con cambios en la composición genética de las células. Los investigadores han comenzado a probar diferentes tipos de células de mamíferos, incluidas las células óseas, que tienen un tono más bajo que las células de levadura. Los investigadores no saben por qué.
Pocos científicos conocen el trabajo de sonocitología de Gimzewski y Pelling, que no ha sido publicado en la literatura científica y analizado. (Los investigadores han enviado sus hallazgos a una revista revisada por pares para su publicación). El boca a boca ha provocado escepticismo y admiración. Un científico familiarizado con la investigación, Hermann Gaub, presidente de física aplicada de la Universidad LudwigMaximilian en Munich, Alemania, dice que los sonidos que Gimzewski cree que las vibraciones celulares pueden tener otros orígenes. "Si la fuente de esta vibración se encontrara dentro de la célula, esto sería revolucionario, espectacular e increíblemente importante", dice Gaub. "Sin embargo, hay muchas fuentes potenciales [de sonido] fuera de la célula que deben excluirse". Pelling está de acuerdo, y dice que él y Gimzewski están haciendo pruebas para descartar la posibilidad de que otras moléculas en el fluido que bañan las células, o incluso la punta del microscopio, estén generando vibraciones que su sonda recoge.
Ratnesh Lal, neurocientífico y biofísico de la Universidad de California en Santa Bárbara que estudió las pulsaciones de las células del corazón que se mantienen vivas en un plato, dice que la experiencia en nanotecnología de Gimzewski puede ser la clave para establecer si las células producen sonido. "La máxima esperanza es usar esto en diagnóstico y prevención", dice Lal, y agrega: "Si hay alguien en el mundo que pueda hacerlo, él puede".
Gimzewski reconoce que aún queda mucho trabajo por hacer. Mientras tanto, los hallazgos han llamado la atención de su colega de la UCLA, Michael Teitell, un patólogo especializado en cánceres de linfocitos, un tipo de glóbulo blanco. Está sometiendo a las células musculares y óseas humanas y de ratón a medicamentos y sustancias químicas para inducir cambios genéticos y físicos; Gimzewski intentará "escuchar" las células alteradas y distinguirlas por sus sonidos.
Teitell dice que la idea de detectar el cáncer en sus primeras etapas celulares es emocionante, pero queda por ver (o escuchar) si la tecnología funcionará como una herramienta de diagnóstico. No quiere exagerar la idea: "Podría resultar que todas estas señales sean tan mezquinas que no podamos identificar claramente una de la otra".
Gimzewski espera que el trabajo tenga una aplicación práctica, pero está tan emocionado por la caza como por la captura. "Cualquiera que sea el resultado", dice, "estoy motivado principalmente por la curiosidad y la emoción ante el fenómeno del movimiento celular, lo que inspiró a la naturaleza a crear tal mecanismo y a comprender realmente en profundidad lo que significan estos hermosos sonidos". La mera posibilidad de que haya descubierto una nueva característica de las células, con todas las preguntas intrigantes que plantea, es, dice, "ya es un regalo más que suficiente".
