Una membrana bien estirada, encerrada en un estuche estrecho, decide por sí sola dónde romperse. Así ocurre con la célula: cuando está apretada, el punto de ruptura se desplaza del centro y las dos mitades resultan desiguales. Antes se pensaba que tal asimetría estaba predeterminada por marcadores químicos, pero el nuevo trabajo muestra que la mecánica por sí sola es suficiente.
La corteza celular, una fina capa contráctil bajo la membrana, se modeló como una superficie viscosa cerrada dentro de una envoltura elipsoidal. En las ecuaciones se incluyeron tensiones activas que dependen linealmente de la curvatura, porque la corteza carece de simetría arriba-abajo. Se resolvió numéricamente la dinámica de la forma y el flujo, variando el tamaño celular y el grado de confinamiento. Para la verificación se usaron datos tridimensionales publicados de la embriogénesis de C. elegans: ocho embriones sin comprimir y diecisiete comprimidos.
En los experimentos, la asimetría de la división aumentó de manera estadísticamente significativa al disminuir el volumen de la célula madre (p < 0.001 para las divisiones tardías de la línea germinal). La compresión mecánica del embrión incrementó la asimetría en promedio un 15% (pendiente de regresión 1.151, R² = 0.917). Esta es la primera verificación cuantitativa de cómo el tamaño y el confinamiento externo desencadenan conjuntamente la inestabilidad cortical.
El trabajo se distingue de otros estudios afines porque explica la asimetría de la división sin polarización molecular, mediante la mecánica pura de una superficie activa. El resultado vincula la geometría celular con el destino de las células hijas y propone un mecanismo físico unificado para distintos linajes del embrión. Quizás así las condiciones mecánicas en tejidos y tumores influyen en el destino celular.
El modelo puede ampliarse incluyendo la dinámica de las proteínas PAR y contactos explícitos entre células en lugar de una envoltura idealizada. La transición a una descripción de campo de fases de la morfogénesis multicelular permitirá obtener de manera autoconsistente el tiempo, el eje y la asimetría de la división. Esto abriría el camino para predecir el destino celular en tejidos en desarrollo.
En C. elegans, la línea germinal se divide asimétricamente desde el principio, mientras que las células somáticas inicialmente se dividen casi por igual, pero a medida que su tamaño disminuye también se vuelven asimétricas. Esto se logró reproducir con un solo modelo sin ajustes específicos para cada linaje.