Las células en un tejido vivo se parecen a las fibras de una tela: se alinean en una misma dirección. Si en su camino aparecen obstáculos, como dos pilares, las células se ven obligadas a rodearlos. En los lugares donde la dirección cambia bruscamente surgen puntos especiales que los científicos llaman defectos topológicos. Son como remolinos en una corriente de agua cuando esta rodea piedras.

Los investigadores cultivaron una capa de células musculares sobre una superficie con un hoyo circular y dos pilares. El diámetro de los pilares variaba entre 0,1 y 0,4 mm. Resultó que con diámetros de 0,3 y 0,4 mm siempre se forman exactamente dos defectos en la capa. Cada defecto tiene una carga de -1/2, lo que significa que la orientación de las células a su alrededor gira media vuelta. Dos defectos así juntos dan una carga total de -1, lo que corresponde a la regla matemática para una región con dos orificios.

Los científicos notaron que la posición de los defectos depende del tamaño de los pilares. Con pilares grandes (0,4 mm), los defectos se encuentran casi en la línea recta que une los centros de los orificios. Con pilares más pequeños (0,3 mm), se desplazan hacia el centro y se desvían. Para entender por qué ocurre esto, construyeron un modelo en el que las células se comportan como un cristal líquido. Los cálculos mostraron que con pilares pequeños es favorable una disposición horizontal de los defectos, con los medianos, inclinada, y con los grandes, vertical. Las predicciones coincidieron con los experimentos con una precisión de 60 mícrones, que es menor que el tamaño de una sola célula.

Este descubrimiento ayuda a comprender cómo se comportan los tejidos alrededor de los vasos, conductos y otras cavidades. Conociendo el tamaño de los obstáculos, se puede predecir dónde surgirán los defectos y, por tanto, cómo se contraerá y moverá el tejido.