Els sistemes actius canvien de configuració dʼuna manera similar a com creixen els cristalls de neu
Certes agrupacions de bacteris o teixits cel·lulars formen sistemes anomenats actius que presenten un comportament complex i que canvien espontàniament dʼestats ordenats a desordenats. Aquest patró de comportament és similar al que presenten els materials anomenats nemàtics actius. Un equip dʼinvestigadors de la UB ha estudiat la transició dʼuna configuració a una altra en aquest tipus de sistemes i ha determinat que aquesta transició es pot descriure matemàticament de manera similar a com creixen els cristalls de neu quan es congelen.
Certes agrupacions de bacteris o teixits cel·lulars formen sistemes anomenats actius que presenten un comportament complex i que canvien espontàniament dʼestats ordenats a desordenats. Aquest patró de comportament és similar al que presenten els materials anomenats nemàtics actius. Un equip dʼinvestigadors de la UB ha estudiat la transició dʼuna configuració a una altra en aquest tipus de sistemes i ha determinat que aquesta transició es pot descriure matemàticament de manera similar a com creixen els cristalls de neu quan es congelen.
En aquest treball, que ha estat publicat a Nature Physics, un equip dʼinvestigadors de lʼInstitut de Nanociència i Nanotecnologia (IN2UB) i de lʼInstitut de Sistemes Complexos (UBICS), tots dos de la UB, han utilitzat un extracte de proteïnes del citoesquelet, responsables de diverses funcions biològiques com per exemple la regulació de la divisió cel·lular, per preparar in vitro un nemàtic actiu, un tipus de sistema actiu que es caracteritza per unitats autogestionades amb forma allargada. Lʼobjectiu era estudiar la dinàmica del procés que duu del sistema ben ordenat a una configuració desordenada coneguda com a turbulència activa.
«Mitjançant un mecanisme de microsucció, hem preparat una condició inicial en la qual les proteïnes filamentoses estan alineades, i hem observat aleshores el camí que condueix espontàniament a la situació desordenada», explica la Berta Martínez Prat, investigadora de lʼIN2UB, membre del Departament de Ciència de Materials i Química Física i primera autora del treball.
El resultat mostra que la transició cap a la turbulència activa progressa dʼuna manera sorprenentment ordenada, amb successius plegaments que matemàticament són similars als que descriuen el creixement dels cristalls de neu en congelar-se. Aquests resultats obren noves perspectives per entendre els processos dinàmics complexos en sistemes vius i, eventualment, per trobar formes de controlar-los.
Tal com es destaca a lʼarticle publicat a la secció de News and Views de la mateixa revista Nature Physics, «aquest comportament sʼhavia predit teòricament i sʼha observat en altres sistemes com ara en bacteris».
Referència de l'article:
Martínez Prat, B.; Ignés Mullol, J.; Casademunt, J., i Sagués, F. «Selection mechanism at the onset of active turbulence». Nature Physics, 2019. Doi: 10.1038/s41567-018-0411-6