Brodland y Gordon propusieron por primera vez en 1985 un modelo mecanoquímico para la inducción neuronal primaria . [1] Propusieron que hay un orgánulo biestable mecánicamente sensible hecho de microtúbulos y microfilamentos en los extremos apicales de las células dentro de las láminas celulares que están a punto de diferenciarse (que son competentes) y estas células están bajo tensión mecánica. Los microtúbulos y los microfilamentos están en oposición mecánica en un orgánulo embrionario propuesto al que llamaron divisor del estado celular. Dependiendo de dónde se encuentre la celda dentro de una lámina, la tensión se resolverá mediante la contracción o la expansión del extremo apical. La resolución comenzará en un punto y se extenderá por el resto del tejido limitado por otras fuerzas mecánicas en los límites. Se ha descubierto una onda física real de contracción que atraviesa el presunto epitelio neural de la salamandra en desarrollo, el ajolote ( Ambystoma mexicanum ). La trayectoria de la onda de contracción fue más compleja de lo previsto en el modelo original; sin embargo, se originó en la ubicación precisa del organizador de Spemann y atravesó sólo el presunto epitelio neural. [2] La microscopía electrónica mostró que también hay filamentos intermedios presentes en el divisor de estado celular. [3] También se descubrieron ondas adicionales de contracción y expansión mediante fotografías de lapso de tiempo de la gastrulación del ajolote . Entre ellos se encontraba una ola de expansión que ocurre en el ectodermo solo en el presunto epitelio. Cuando las trayectorias de las ondas se superpusieron en el mapa de destino del ajolote, se demostró que existe una combinación única de ondas de expansión y contracción que se correlaciona con los tipos de tejido determinados durante la gastrulación y que este conjunto de trayectorias de ondas podría explicar la forma de el mapa del destino. [4]
Björklund (ahora Gordon) y Gordon propusieron por primera vez en 1993 una base bioquímica para la transducción de señales del citoesqueleto al núcleo que da lugar a cambios en la expresión genética [5]. Esto daría como resultado una transducción bioquímica de la señal biomecánica del citoesqueleto que De este modo se transmite al núcleo. Esto luego señala los cambios en la expresión genética. Si la célula ha experimentado una contracción, se envía una señal y si la célula ha experimentado una expansión, se envía otra señal. La señal del citoesqueleto es lo que determina el destino celular. El fenómeno de los gradientes genéticos durante el desarrollo se descarta como un epifenómeno resultante del paso de la onda biomecánica que inicia cambios en la expresión genética en células individuales a medida que la onda pasa a través de una lámina celular. [6] Han delineado en detalle su investigación y su teoría de las ondas de diferenciación en su libro Embryogenesis Objectives . Por ejemplo, la primera diferenciación que tiene lugar durante la compactación de los mamíferos se explica así en términos de su modelo de ondas de diferenciación; Las células en el exterior de la mórula se expanden debido al efecto de su posición en el exterior de la bola de células temprana y se determina que son trofoblasto . Las células en el interior de la bola se contraen debido a la fuerza mecánica de estar en el interior y se determinan como la masa celular interna . Todas las demás actividades, como los cambios en la expresión genética, las proteínas de señalización, la liberación de morfógenos y los cambios epigenéticos , se consideran el resultado de la diferenciación después de la respuesta del citoesqueleto a señales mecánicas que luego determina el destino celular utilizando señales puramente mecánicas. [7] [8] El fallo del cierre del tubo neural se explica como un fallo de la metilación del citoesqueleto del tejido neural en desarrollo para aquellos defectos del tubo neural que son sensibles al folato y se previenen con suplementos de ácido fólico . [9]