Las chispas saltan literalmente cuando un espermatozoide y un óvulo se empatan bien, al inicio de la producción de huevos fertilizados de mamíferos y los lanzamientos de miles de millones de ellos a su superficie, lo que produce una ola tras otra de átomos de zinc que brillan intensos como fuegos artificiales en imágenes tridimensionales.
El hallazgo inédito del inicio de la creación fue realizado por un equipo interdisciplinario de investigación dirigido por la Universidad de Northwestern, que incluye expertos del Departamento de Energía de Fuente Avanzada de Fotones en el Laboratorio Nacional de Argonne de los Estados Unidos.
Utilizando la tecnología de vanguardia que desarrollaron, incluidas nuevas técnicas de imagen de rayos X de alta energía, el equipo es el primero en capturar imágenes de estos fuegos artificiales moleculares y determinar el origen de las chispas de zinc: paquetes pequeños ricos en zinc justo debajo de la superficie del huevo.
Los científicos hallaron 8.000 compartimentos de zinc en el óvulo.
Los científicos subrayan que el flujo de zinc juega un papel central en la regulación de los procesos bioquímicos que garantizan una transición saludable-huevo-a-embrión, y esta nueva información cuantitativa sin precedentes debe ser útil en la mejora de los métodos de fertilización in vitro.
"La cantidad de zinc liberado por un huevo puede ser un gran marcador para la identificación de un óvulo fecundado de alta calidad, algo que no podemos hacer ahora", dijo Teresa K. Woodruff, experta en biología de ovario y de uno de los dos autores correspondientes del estudio.
Añade que "si podemos identificar los mejores huevos, tendrían que ser transferidos durante los tratamientos de fertilidad menos embriones. Nuestros resultados nos ayudarán a avanzar hacia este objetivo".
Woodruff es académica del Instituto Thomas J. Watkins, además profesora de Obstetricia y Ginecología y directora del Instituto de Investigación en Salud de la Mujer de la Escuela de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern.
El estudio, publicado el 15 de diciembre por la revista Nature Chemistry, ofrece las primeras mediciones físicas cuantitativas de localización de zinc en las células individuales en un mamífero, utilizando óvulos de ratón.
El equipo de investigación desarrolló un conjunto de cuatro métodos físicos para determinar la cantidad de zinc que hay en un huevo y en el que se encuentra en el momento de la fertilización y en las dos horas justo después. Métodos por imágenes sensibles permitió a los investigadores ver y contar los átomos de zinc individuales de óvulos y visualizar las ondas de chispa de zinc en tres dimensiones.
Después de inventar un nuevo sensor fluorescente vital para el seguimiento de zinc en vivo de células, los científicos descubrieron cerca de 8.000 compartimentos en el huevo, conteniendo cada uno casi un millón de átomos de zinc. Estos paquetes liberan su carga de zinc al mismo tiempo en un proceso concertado, similar a la liberación de neurotransmisores en el cerebro o la liberación de insulina en el páncreas.
Dichos resultados fueron confirmados con métodos químicos que atrapan el compartimento celular de zinc y permiten crear un mapa de zinc en la escala nanométrica en un microscopio electrónico de diseño personalizado desarrollado para este proyecto con fondos de la WM Fundación Keck.
Experimentos adicionales en el sincrotrón Fuente Avanzada de Fotones en Argonne permitieron a los científicos crear un mapa de precisión con la ubicación de los átomos de zinc en dos y tres dimensiones.