02 Noviembre 2016
del Sitio Web Pijamasurf








Asombrosamente,

nuestras células comparten

una misma estructura formal

que las estrellas de neutrones.

 

 

Científicos han hallado sorprendentes similitudes formales en la composición de la materia celular biológica y en las etapas de formación de la materia de una estrella.

 

La investigación ("Parking-garage" Structures in Nuclear Astrophysics and Cellular Biophysics) será publicada próximamente en el journal Physical Review C.

 

Primero el físico Greg Huber encontró estas formas - hélices que se conectan a igual distancia con espacios laminados - en un organelo celular llamado retículo endoplásmico.

 

Las estructuras evocan una serie de espacios de estacionamiento multinivel, en la poco poética descripción que hacen los físicos.

 

Este tipo de rampas celulares parecían ser únicas a la materia suave del interior de las células pero más tarde Huber, utilizando modelos computacionales, halló que el físico Charles Horowitz había encontrado las mismas formas en estrellas de neutrones.

 

En el caso de las estrellas de neutrones estas formas son llamadas "pasta nuclear", ya que incluyen formas tubulares (estilo espagueti) y otras formas laminadas paralelas (lasaña) conectadas por especie de hélices que semejan rampas Terasaki.

 

Esto que sin duda es lenguaje sumamente técnico parece evocar algo que es enormemente poético e intuitivo: después de todo, somos polvo de estrellas. 

"Ellos ven una variedad de formas que nosotros vemos en las células. Vemos una red tubular de láminas paralelas.

 

Vemos estas laminas conectadas entre sí por una serie de defectos topológicos que llamamos rampas Terasaski. Así que los paralelos son bastante profundos", dijo Huber; y también:

En el caso de las estrellas de neutrones, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética crean lo que es fundamentalmente un problema de mecánica cuántica.

 

En el interior de las células, las fuerzas que mantienen unidas las membranas son fundamentalmente entrópicas y tienen que ver con minimizar la energía libre del sistema. 

 

Horowitz, por su parte, señala que,

"ver formas tan similares en sistemas tan diferentes sugiere que la energía de un sistema puede depender de su forma de una manera universal muy simple".

Algunos científicos han comentado que los paralelos entre las fases de la materia en estrellas de neutrones y en sistemas biológicos son sorprendentes y deben seguirse investigando. 

 

Curiosamente el biólogo Fritz-Albert Popp, hace algunos años, había notado que las células humanas emiten biofotones y que al morir estas células emiten una cantidad superior de luz, comparándolas con las estrellas supernovas. 

 

 

 

 

 

 

 

 


Encuentran Similitudes Entre...

Las Estrellas de Neutrones y el Citoplasma Celular

07 Noviembre 2016

del Sitio Web Tendencias21






 Esta ilustración representa

a dos estrellas de neutrones colisionando.

Imagen: Stephan Rosswog.

Fuente: Jacobs University Bremen.

 


Ambas estructuras

se asemejan a los aparcamientos

de los edificios de varios pisos,

revela un estudio


 

Las estrellas de neutrones y nuestro citoplasma celular tienen más en común de lo que pensamos.

 

Según una nueva investigación, ambos se asemejan a los aparcamientos de los edificios de varios pisos. ¿Cómo puede ser, a pesar de las diferencias notables entre ambos sistemas en factores como las fuerzas que los conforman o la escala a la que se miden?

 

La respuesta aún se desconoce.

Los seres humanos podríamos estar más alineados con el universo de lo que pensamos. Según una reciente investigación, las estrellas de neutrones y el citoplasma celular tienen algo en común: ambas estructuras se asemejan a los aparcamientos de los edificios de varios pisos.

 

En 2014, el científico especializado en física de materia condensada de la UC Santa Barbara de EE.UU., Greg Huber, y sus colaboradores exploraron la biofísica de estas estructuras (que consisten en láminas apiladas conectadas por rampas helicoidales) en un organelo celular llamado retículo endoplasmático.

El equipo las bautizó entonces como "rampas de Terasaki", en honor a su descubridor, Mark Terasaki, un biólogo celular de la Universidad de Connecticut.

Huber pensaba que dichas estructuras eran únicas y específicas, hasta que se topó con el trabajo de un físico nuclear de la Universidad de Indiana llamado Charles Horowitz:

Mediante simulaciones por ordenador, Horowitz y su equipo habían encontrado las mismas formas en la corteza de las estrellas de neutrones.

 



De estrellas y células

Los dos investigadores se pusieron entonces en contacto para explorar más a fondo la relación entre estos dos modelos de materia tan distintos y a la vez tan parecidos.

 

Sus resultados han aparecidos publicados en la revista Physical Review C.

Los físicos nucleares tienen una terminología apta para todos los tipos de formas que ven en sus simulaciones de estrellas de neutrones con ordenadores de alto rendimiento:

"pasta nuclear", por la similitud de dichas formas con la pasta italiana.

Esta 'pasta' incluye tubos (espaguetis) y láminas paralelas (lasaña) conectadas por formas helicoidales similares a las rampas de Terasaki.

Huber explica que lo mismo se puede observar en la célula:

una red tubular, láminas paralelas, y láminas conectadas entre sí a través de defectos topológicos (rampas de Terasaki).

"Así que los paralelismos son bastante profundos", afirma.

Sin embargo, se pueden encontrar diferencias en la física subyacente a ambas estructuras.

 

Típicamente, la materia se caracteriza por su fase, que depende de las variables termodinámicas:

  • densidad (o volumen)

  • temperatura

  • presión

Estos factores difieren mucho entre el nivel que estudia la física nuclear y el contexto intracelular.

 

 

En el citoplasma celular (izquierda)

y en las estrellas de neutrones (derecha)

se han encontrado formas similares:

estructuras que consisten en láminas apiladas

conectadas por rampas helicoidales.

Fuente: UC Santa Barbara.



 

 

A pesar de las diferencias

Así, mientras que en las estrellas de neutrones la fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética determinan estas estructuras, en el interior de las células lo hacen las fuerzas que unen a las membranas, que son fundamentalmente entrópicas y tienen que ver con la minimización de la energía libre total del sistema.

Otra diferencia entre ambas estructuras es la escala.

 

En el caso nuclear, las rampas de Terasaki se basan en nucleones - tales como protones y neutrones - y estos bloques de construcción se miden usando femtómetros (unidad de longitud que equivale a una milbillónesima parte del metro).

En las membranas intracelulares, en cambio, la escala de la longitud es de nanómetros (milmillonésima parte del metro), así que la diferencia entre ambos sistemas es nada menos que de seis ceros.

 

A pesar de todo, los dos hacen las mismas formas.

La similitud entre ambas estructuras resulta fascinante tanto para los físicos teóricos como para los físicos nucleares. Los científicos creen que supone que hay algo profundo que no entienden acerca de su modelización.

De momento, teorizan que el hecho de que haya formas similares en sistemas tan sorprendentemente diferentes apunta a que la energía de un sistema puede depender de su forma de una manera simple y universal.

 

Creen que los resultados obtenidos señalan que habrá que estudiar aún más el tema para poder comprenderlo.

 

 

 


 Referencia bibliográfica