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Los sistemas activos cambian de configuración de forma similar a como crecen los cristales de nieve

Micrografías de fluorescencia que muestran la evolución espontánea de un nemático activo alineado radialmente hacia el régimen turbulento.

Micrografías de fluorescencia que muestran la evolución espontánea de un nemático activo alineado radialmente hacia el régimen turbulento.

18/02/2019

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Ciertas agrupaciones de bacterias o tejidos celulares forman sistemas llamados activos que presentan un comportamiento complejo y que cambian espontáneamente de estados ordenados a desordenados. Este patrón de comportamiento es similar al que presentan los materiales llamados nemático activos. Un equipo de investigadores de la UB ha estudiado la transición de una configuración a otra en este tipo de sistemas y ha determinado que se puede describir matemáticamente de forma similar a como crecen los cristales de nieve cuando se congelan.

En este trabajo, que se ha publicado en Nature Physics, un equipo de investigadores del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (IN2UB) y del Instituto de Sistemas Complejos (UBICS), ambos de la UB, han utilizado un extracto de proteínas del citoesqueleto —responsables de varias funciones biológicas, como por ejemplo la regulación de la división celular— para preparar in vitro un nemático activo, un tipo de sistema activo caracterizado por unidades autogestionadas con forma alargada. El objetivo era estudiar la dinámica del proceso que lleva del sistema bien ordenado a una configuración desordenada conocida como turbulencia activa.

«Mediante un mecanismo de microsucción hemos preparado una condición inicial en la que las proteínas filamentosas están alineadas, y hemos observado entonces el camino que conduce espontáneamente a la situación desordenada», explica Berta Martínez Prat, investigadora del IN2UB, miembro del Departamento de Ciencia de Materiales y Química Física y primera autora del trabajo.

El resultado muestra que la transición hacia la turbulencia activa progresa de una manera sorprendentemente ordenada, con sucesivos plegamientos que matemáticamente son similares a los que describe el crecimiento de los cristales de nieve al congelarse. Estos resultados abren nuevas perspectivas para entender los procesos dinámicos complejos en sistemas vivos y, eventualmente, para encontrar formas de controlarlos.

Tal como se destaca en el artículo publicado en la sección de News and Views de la misma revista Nature Physics, «este comportamiento se había predicho teóricamente y se ha observado en otros sistemas, como en bacterias»

 

 

Referencia del artículo:

Martínez Prat, B.; Ignés Mullol, J.; Casademunt, J., y Sagués, F. «Selection mechanism at the onset of active turbulence». Nature Physics, 2019. Doi: 10.1038/s41567-018-0411-6
 

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