p Pela primeira vez, cientistas introduziram dispositivos de rastreamento minúsculos diretamente no interior das células de mamíferos, dando uma visão sem precedentes dos processos que regem o início do desenvolvimento. p Este trabalho em embriões de uma célula é definido para mudar nossa compreensão dos mecanismos que sustentam o comportamento celular em geral, e pode, em última análise, fornecer informações sobre o que há de errado com o envelhecimento e as doenças.

p A pesquisa, liderado pelo Professor Tony Perry do Departamento de Biologia e Bioquímica da Universidade de Bath, envolveu a injeção de um nanodispositivo à base de silício junto com espermatozoides na célula-ovo de um camundongo. O resultado foi um saudável, ovo fertilizado contendo um dispositivo de rastreamento.

p Os dispositivos minúsculos são um pouco como aranhas, completo com oito 'pernas' altamente flexíveis. As pernas medem as forças de 'puxar e empurrar' exercidas no interior da célula com um alto nível de precisão, revelando assim as forças celulares em jogo e mostrando como a matéria intracelular se reorganizou ao longo do tempo.

p Os nanodispositivos são incrivelmente finos - semelhantes a alguns dos componentes estruturais da célula, e medindo 22 nanômetros, tornando-os aproximadamente 100, 000 vezes mais fino que uma moeda de uma libra. Isso significa que eles têm flexibilidade para registrar o movimento do citoplasma da célula conforme o embrião de uma célula embarca em sua viagem para se tornar um embrião de duas células.

p "Este é o primeiro vislumbre da física de qualquer célula nesta escala de dentro, "disse o professor Perry." É a primeira vez que alguém vê de dentro como o material celular se move e se organiza. "

p Por que investigar o comportamento mecânico de uma célula?

p A atividade dentro de uma célula determina como essa célula funciona, explica o professor Perry. "O comportamento da matéria intracelular é provavelmente tão influente para o comportamento celular quanto a expressão gênica, "disse ele. Até agora, Contudo, esta dança complexa de material celular permaneceu em grande parte não estudada. Como resultado, os cientistas foram capazes de identificar os elementos que compõem uma célula, mas não como o interior da célula se comporta como um todo.

p "Dos estudos em biologia e embriologia, sabemos sobre certas moléculas e fenômenos celulares, e nós tecemos essas informações em uma narrativa reducionista de como as coisas funcionam, mas agora essa narrativa está mudando, "disse o professor Perry. A narrativa foi escrita em grande parte por biólogos, que trouxe consigo as questões e ferramentas da biologia. O que faltou foi a física. A física pergunta sobre as forças que impulsionam o comportamento de uma célula, e fornece uma abordagem de cima para baixo para encontrar a resposta.

p "Agora podemos olhar para a célula como um todo, não apenas as porcas e parafusos que o fazem. "

p Embriões de camundongos foram escolhidos para o estudo por causa de seu tamanho relativamente grande (medem 100 mícrons, ou 100 milionésimos de um metro, em diâmetro, em comparação com uma célula regular que tem apenas 10 mícrons [10 milionésimos de metro] de diâmetro). Isso significa que dentro de cada embrião, havia espaço para um dispositivo de rastreamento.

p Os pesquisadores fizeram suas medições examinando gravações de vídeo feitas através de um microscópio enquanto o embrião se desenvolvia. "Às vezes, os dispositivos eram inclinados e torcidos por forças ainda maiores do que aquelas dentro das células musculares, "disse o professor Perry." Outras vezes, os dispositivos se moviam muito pouco, mostrar que o interior da célula havia se acalmado. Não havia nada de aleatório nesses processos - a partir do momento em que você tem um embrião de uma célula, tudo é feito de forma previsível. A física está programada. "

p Os resultados se somam a uma imagem emergente da biologia que sugere que o material dentro de uma célula viva não é estático, mas, em vez disso, muda suas propriedades de uma maneira pré-ordenada à medida que a célula executa sua função ou responde ao ambiente. O trabalho pode um dia ter implicações para a nossa compreensão de como as células envelhecem ou param de funcionar como deveriam, que é o que acontece na doença.

p O estudo é publicado esta semana em Materiais da Natureza e envolveu uma parceria transdisciplinar entre biólogos, cientistas e físicos de materiais baseados no Reino Unido, Espanha e EUA.