'Abuela, ¿por qué tienes orejas tan grandes?' Es una de las preguntas más conocidas de la literatura, planteada, por supuesto, por Caperucita Roja mientras observa vacilante al lobo vestido con la ropa de su abuela.como físico, podría haber preguntado: "Abuela, ¿por qué sus dos orejas tienen exactamente la misma longitud?" Los científicos han sido conscientes de este "problema de longitud" durante mucho tiempo, pero se pasó por alto en gran parte durante la mayor parte del siglo XX.Robert B. Laughlin, quien ganó el Premio Nobel de física en 1998, escribió un interesante artículo sobre el tema: "Ondas críticas y el largo problema de la biología", Laughlin afirma que durante un largo período de tiempo no se logró ningún progreso significativo en la comprensióncómo los organismos regulan su longitud. Propuso que los seres vivos pueden dimensionarse a sí mismos y que una vez que hayan adquirido esta información, pueden responder en consecuencia, por ejemplo, al dejar de crecer sus brazos o piernas una vez que estas extremidades hayan alcanzado su "deseo"Talla.
Los físicos de la Universidad de Saarland han recogido estas ideas y han desarrollado un modelo matemático que puede usarse para describir cómo los sistemas biológicos pueden medir su longitud. El estudiante graduado Frederic Folz, quien abordó el problema en su tesis de maestría, ha publicado ahoralos resultados en la revista altamente calificada Revisión física E en un documento en coautoría de Giovanna Morigi, profesora de física cuántica teórica, Karsten Kruse, profesora de física biológica teórica y Lukas Wettmann, estudiante de doctorado en el grupo de Kruse.
Los científicos optaron por estudiar los axones como su sistema modelo. Los axones son componentes clave de las células nerviosas neuronas. Los axones actúan como un enlace entre las células nerviosas y permiten que las señales eléctricas pasen de una neurona a otra. Como la longitud de un axónpuede variar de unos pocos micrómetros a varios metros, los organismos obviamente deben tener algunos medios para controlar cuánto tiempo deben crecer los axones específicos. "Hemos logrado desarrollar un modelo de un mecanismo que explica cómo un organismo puede hacer exactamente eso. El modelo no soloexplica cómo las neuronas pueden determinar su propia longitud, también se puede generalizar a otros sistemas biológicos '', explica Frederic Folz.
Las moléculas de señalización química que regulan el crecimiento en los sistemas biológicos se comportan de la siguiente manera: "Las moléculas se propagan a través del sistema como ondas químicas hasta llegar al final del axón", dice Folz. Si la frecuencia con la que esta "onda molecular'el retorno a su punto de origen es alto, la estructura biológica a través de la cual ha pasado la onda es corta; si la frecuencia de dicho ciclo es baja, el químico ha tardado más en regresar y la estructura es correspondientemente grande.La molécula necesita menos tiempo para viajar unos pocos micrómetros dentro de una bacteria que para viajar desde la raíz hasta la copa de un roble. Los físicos han descrito este mecanismo utilizando un modelo matemático.
Los investigadores suponen que un sistema biológico, como un árbol, un ser humano o una célula, puede 'medir' la frecuencia de estos ciclos y, por lo tanto, puede determinar y, por lo tanto, controlar la longitud de, por ejemplo, una hoja o una pata.
Su trabajo podría ser de importancia fundamental para futuras investigaciones sobre una variedad de enfermedades. "Nuestro modelo también puede usarse en el sector de la electrónica para regular diferentes cantidades físicas", dice Folz. El modelo también incorpora elementos que pueden describir la dinámica deInternet y, en general, otras redes artificiales y bien podrían formar la base para futuros desarrollos y mejoras en estas áreas.
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Materiales proporcionados por Universidad de Saarland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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