Desvelan los principios matemáticos universales del ensamblaje de átomos y células

Las leyes físicas que conocemos nacieron en el Big Bang y permitieron la formación de átomos, partículas, estrellas, planetas y galaxias. Sabemos que cada una de estas entidades se rige por unas normas distintos, Sin embargo Asimismo que hay reglas que se aplican con independencia de la escala. De ahí que, quizá, los filamentos de materia oscura se asemejan a los axones de las neuronas o aparecen matemáticas «universales» que explican el movimiento de partículas y la evolución de epidemias. Esta semana un estudio publicado en «Nature Physics» ha desvelado los inicios universales del auto-ensamblaje, un proceso por el cual partículas de muy distinto tamaño, Desde átomos a pequeñas pelotas, se agrupan. Los investigadores han empleado pulsos de láser para crear diferencias de temperatura capaces de facilitar este ensamblaje, tanto en pequeñas partículas De este modo tal como en células enteras, emulando un proceso relevante en la formación de cristales u organismos pluricelulares. Sin embargo probablemente lo interesante es que conocer estos inicios universales de auto-ensamblaje podrían tener muy diversas aplicaciones. «Hasta ahora las metodologías de auto-ensamblaje no estaban unificadas, lo cual quiere decir que cada material requería emplear un procedimiento concreto», ha explicado a ABC Serim Ilday, directivo del estudio e investigador en la Universidad Bilkent, en Ankara (Turquía). «Así que si es que cambiabas un material (con el que hacer este ensamblaje), hacía falta hacer una tesis doctoral para poder repetir esos resultados, Ya que todo dependía de las fuerzas o bien interacciones químicas de esos materiales». Una receta «universal»
Sin embargo, estos estudiosos han dado con una manera de usar el mismo procedimiento para muy diferentes materiales y escalas. «Por 1era vez, hemos mostrado una metodología de auto-ensamblaje que vale para qualquier material suspendido en cualquier líquido, Gracias a que nuestro método depende exclusivamente de fuerzas físicas». En concreto, los estudiosos emplearon dos fuerzas. Por una comunicado, usaron un láser ultrarrápido capaz de crear gradientes de temperatura en un líquido. «Al semejante que está pasando en un Solo motor de vapor -ha explicado Ilday- el líquido comienza a fluir Desde lo caliente a lo frío. Y, a medida que Lo efectúa, tira de cualquier partícula con la que se encuentre». Después de eso, apagaron el láser, permitiendo que comenzase a funcionar una 2da «fuerza»: los movimientos brownianos. Debido a éstos, las partículas se mueven en todas y cada una direcciones, al azar, y se redistribuyen de forma homogénea, tengan el tamaño que tengan. En verdad, los investigadores lograron usar un mismo método para partículas que tenían un tamaño distinto en más de cuatro órdenes de magnitud. Lo consiguieron con una partícula de tres nanómetros (nm), con bolas de poliestireno de 500 nm, con bacterias de la especie Micrococcus luteus, de 0,7 micrómetros, células de levadura de la especie Sccharomyces cerevisiae, de cinco micrómetros, y con células de glándulas mamarias humanas, que alcanzan los 15 micrómetros. La misma curva que una epidemia
Quizás lo más interesante es que A continuación de obtener el auto-ensamblaje de todas estas partículas, observaron que todas y cada una ellas se auto-ensamblaban de La misma manera. Es más, seguían La misma progresión matemática: una función logística, con forma de «S», que describe el comportamiento de muchos procesos naturales y temporales, curvas de aprendizaje o epidemias. Generalmente, describe un fenómeno que empieza con unos niveles bajos al principio, se acelera aun a tasas exponenciales y llega a una estabilización, exactamente Tal y como se puede ver en el número de casos afectados por COVID-19. «Este patrón no es específico de una tecnología o de una epidemia», ha expresado Idley. «El mismo patrón aparece en avances científicos, evolución humana, fenómenos sociales o bien curvas de aprendizaje: en resumen, en virtualmente cualquier sistema dinámico adaptativo». Por tanto, el hecho de que tan divesas partículas sigan exactamente el mismo patrón al auto-ensamblarse, «es una 1era evidencia de universalidad». La segunda, tal Del mismo modo que ha explicado Idley, es que las desviaciones de esa curva siguen la distribución de Tracy-Widom, una distribución que aparece en mercados bursátiles, tráfico, ecología o patrones sociales. Todos ellos, tal De exactamente la misma manera que ha apuntado el estudioso, tienen en común estar dirigidos por una fuente de energía o una desigualdad en un Sólo parámetro. Esto lleva que no aparezca la distribución de la campana de Gauss, tan habitual en fenómenos naturales, y que se puede predecir De manera fácil. En opinión de Serim Ilday, el método que han puesto a punto «es una herramienta maravillosa para explorar la física de cómo sistemas dirigidos se alejan del quilibrio», Del mismo modo que puede ser la pandemia de la COVID-19 o los ciclos de expansión/agotamiento de la tecnología. Podría facilitar entender por qué aparece la distribución de Tracy-Widom y hacer importantes predicciones.