El movimiento dirigido nos parece simple, pero se necesita la interacción coordinada de procesos complejos, incluso para movimientos de rastreo de gusanos o caracoles aparentemente simples. Al usar un gel que se hincha y encoge periódicamente, los investigadores desarrollaron un modelo para las ondas de contracción musculary relajación involucrada en el rastreo. Como se informó en la revista Angewandte Chemie , fueron capaces de producir dos tipos de movimiento de gateo utilizando irradiación no homogénea.
El arrastre proviene de ondas que viajan a través del músculo. Estas ondas pueden viajar en la misma dirección que el animal se arrastra ondas directas, desde el extremo de la cola hacia la cabeza, o en la dirección opuesta ondas retrógradas, desde la cabezahacia la cola. Mientras que los caracoles terrestres usan el primer tipo de ola, las lombrices de tierra y las lapas usan la segunda. Los quitones polyplacophora pueden cambiar entre ambos tipos de movimiento.
Con la ayuda de un modelo químico en forma de gel auto-oscilante, los investigadores que trabajan con Qingyu Gao en la Universidad de Minería y Tecnología de China Jiangsu, China e Irving R. Epstein en la Universidad de Brandeis Waltham, Massachusetts,EE. UU. Han podido responder algunas de las muchas preguntas sobre estos procesos de rastreo.
Un gel es una red molecular con líquido unido en los huecos. En este caso, el líquido contiene todos los ingredientes necesarios para una reacción química oscilante "reloj químico". Los investigadores incorporaron un componente de su sistema de reacción en elred: un complejo de rutenio. Durante la reacción, el rutenio cambia periódicamente entre dos estados de oxidación, Ru 2+ y Ru 3+. Este interruptor cambia el gel para que en un estado pueda retener más líquido que el otro,entonces el gel se hincha y se contrae periódicamente. Al igual que el reloj químico, estas regiones se propagan en ondas, similares a las ondas de las contracciones musculares en el rastreo.
El complejo utilizado en este gel también cambia el estado de oxidación cuando se irradia con luz. Cuando la mitad derecha del gel se irradia con más fuerza que la izquierda, las ondas se mueven de derecha a izquierda, es decir, de alta a baja-región de frecuencia de las oscilaciones del gel. Una vez que la diferencia en la intensidad de la irradiación alcanza un cierto umbral, provoca un movimiento similar al del gusano del gel de izquierda a derecha, locomoción de onda retrógrada. Si la diferencia aumenta aún más, el gel se detiene.El aumento adicional de la diferencia hace que el gel se mueva nuevamente, pero en la dirección opuesta, es decir, la locomoción de onda directa. La iluminación no uniforme desempeña un papel análogo al de los segmentos de anclaje y apéndices como extremidades y alas durante la migración celular y animallocomoción, que controla la dirección de la locomoción al fortalecer el movimiento directo y / o inhibir el movimiento opuesto.
Al usar modelos computacionales, los investigadores pudieron describir estos procesos. Dentro del gel, hay regiones donde predominan las fuerzas de tracción; las fuerzas de empuje predominan en otras áreas. Las variaciones en la intensidad de la irradiación conducen a diferentes cambios en las fuerzas de friccióny las tensiones en el gel. Cuando se suman estos efectos, es posible predecir en qué dirección se moverá un elemento de rejilla particular del gel.
Un hallazgo importante de este modelo: los cambios especiales en las propiedades viscoelásticas del limo excretado por los caracoles y gusanos a medida que se arrastran no son necesarios para la locomoción, ya sea retrógrada o directa.
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Materiales proporcionados por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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