Un estudio revela que la vida comienza con ondas fascinantes que se arremolinan sobre cuerpos microscópicos


Cuando comienza la vida, comienza el torbellino loco. Eso no es poesía o filosofía. Es ciencia.

Una vez que un óvulo es fertilizado, miles de millones de proteínas se extienden por su superficie, desatando una cascada vertiginosa de patrones en espiral. Sin embargo, estos arcos en espiral no son para mostrar; El fenómeno puede ser bonito, pero también es una parte fundamental de la división celular naciente.

"El huevo es una célula enorme, y estas proteínas tienen que trabajar juntas para encontrar su centro, de modo que la célula sepa dónde dividirse y plegarse, muchas veces, para formar un organismo". dice

el físico Nikta Fakhri del MIT.

"Sin estas proteínas haciendo ondas, no habría división celular".

En un nuevo estudio, Fakhri y sus colegas investigadores examinaron cómo se ven estas ondas giratorias de cerca, examinando sus patrones de propagación en las membranas celulares de los huevos de estrellas de mar (Patiria miniata)

Más allá de comprender la biología de los ovocitos de estrella de mar, los investigadores querían ver cómo estos patrones podrían compararse con fenómenos de ondas similares en otros tipos de sistemas: ejemplos de lo que los físicos llaman defectos topológicos

.

Como explican los investigadores en un nuevo papel, este tipo de comportamientos similares a las turbulencias se pueden ver tanto en la materia física como en la biológica, en escalas que varían entre lo cosmológico y lo infinitesimal: desde vórtices giratorios en atmósferas planetarias a la señalización bioeléctrica en el corazón y el cerebro.

Sin embargo, aunque las similitudes pueden ser abundantes, la naturaleza de su semejanza sigue siendo misteriosa, teóricamente hablando.

"A pesar de este progreso sustancial en la comprensión de los defectos topológicos y sus implicaciones funcionales, aún no está claro si las leyes estadísticas que gobiernan tales estructuras topológicas en los sistemas clásicos y cuánticos se extienden a la materia viva". los autores explican.

En sus experimentos con estrellas de mar, el equipo introdujo una hormona para imitar el inicio de la fertilización en los ovocitos, en la que se desencadenaron ondas de una proteína de señalización llamada Rho-GTP ondulación a través de la membrana durante varios minutos a la vez, con la obtención de imágenes de los resultados a través del microscopio gracias a la ayuda de tintes fluorescentes que se unen a Rho-GTP.

Al variar la concentración del desencadenante hormonal, los investigadores pudieron observar una variedad de espirales en espiral que emanan a través del medio de la superficie del huevo.

"De esta manera, creamos un caleidoscopio de diferentes patrones y observamos su dinámica resultante". Fakhri dice.

"No se sabía mucho sobre la dinámica de estas ondas de superficie en los huevos, y después de que comenzamos a analizar y modelar estas ondas, encontramos que estos mismos patrones se muestran en todos estos otros sistemas. Es una manifestación de este patrón de onda muy universal".

Después de filmar y analizar el velocidad de fase En los patrones de onda, los investigadores dicen que el comienzo de la vida, como se ve en estos huevos de estrella de mar, se asemeja a la dinámica observada en turbulencia bacteriana, nematica activay los sistemas cuánticos de Condensados ​​de Bose-Einstein.

Si eso es un poco pesado para ti, en términos más poéticos y filosóficos, también es como: como cantan The Killers – un huracán que comenzó a girar cuando eras joven.

Los hallazgos se informan en Física de la naturaleza.

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