Los investigadores Samuel Poincloux (actualmente en la Universidad Aoyama Gakuin) y Kazumasa A. Takeuchi de la Universidad de Tokio han caracterizado las condiciones bajo las cuales grandes cantidades de granos “blandos”, que pueden cambiar de forma en respuesta a fuerzas externas, pueden ser transferidos por un medio similar. proceso. Sólido para actuar como un líquido. Una migración similar ocurre en muchos procesos biológicos, incluido el desarrollo embrionario: las células son “granos” biológicos “blandos” que forman tejidos sólidos y, a veces, fluyen para formar diferentes órganos. Por lo tanto, el marco experimental y teórico descrito aquí ayudará a desentrañar las funciones de los procesos mecánicos y bioquímicos, un desafío importante en biología. Los resultados fueron publicados en la revista. Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).
Imagínese un montón de arena sobre una mesa. A medida que levantamos lentamente un extremo de la mesa, al principio permanece tranquilo y actúa como un sólido. Sin embargo, en un ángulo crítico, las fuerzas que mantienen unida la pila de arena superan a la gravedad: la pila se rompe y comienza a fluir, actuando como un líquido. Se trata de una transición de rendimiento, un fenómeno ampliamente estudiado con “granos” que no cambian de forma, como la arena o la roca. Sin embargo, los “granos” de los organismos suelen ser “blandos” y adaptan su forma a las fuerzas externas.
“Aunque nuestra investigación retoma un problema bien estudiado”, dice Poincloux, primer autor, “es lo suficientemente interesante como para ser lo suficientemente complejo y simple como para desarrollar diferentes enfoques. La herramienta que distinguió ayuda a ver si los “granos” están cambiando de forma. o posiciones.”
De hecho, los investigadores abordaron el desafío mediante experimentos, modelos informáticos y descripciones geométricas. Usaron finos anillos de goma como semillas “blandas” y las apilaron en un recipiente. Variaron el número de anillos, la densidad del “grano” y las fuerzas laterales aplicadas a los anillos. Luego, utilizando fotografías, los investigadores midieron las posiciones, formas y puntos de contacto de los anillos entre sí a medida que el centro de los anillos se deterioraba. Estas medidas les permitieron medir cuánto cambiaron los anillos de posición (comportamiento similar a un líquido) o de forma (comportamiento similar a un sólido). Finalmente, realizaron simulaciones por computadora y análisis geométricos para comprender el papel de la fricción y la interacción entre los anillos.
“Descubrimos una gran sorpresa al final del proyecto”, afirma Poincloux. “Sorprendentemente, una descripción geométrica simple explica la transición de rendimiento observada, a pesar de incorporar cambios de forma grandes y complejos con interacciones de fricción”.
Los hallazgos son el primer paso hacia la comprensión de cómo interactúan las biomoléculas “blandas” en los organismos, y Poincloux ya está pensando qué hacer a continuación.
“Para acercarnos al tejido biológico, podemos, por ejemplo, cambiar las interacciones y agregar un anillo adhesivo para imitar las proteínas de unión entre las células. Estos son blandos para experimentos. Para aquellos que quieran usar los anillos: no olviden poner un tapa en la parte superior. Contenedor para evitar la explosión de cientos de anillos en el laboratorio… No diré cuántas veces esto ha sucedido.”
