Los investigadores Samuel Poincloux (ahora en la Universidad Awama Gakuin) y Kazumasa A. de la Universidad de Tokio. Takeuchi aclaró las condiciones bajo las cuales una gran cantidad de granos “blandos”, que pueden cambiar de forma en respuesta a fuerzas externas, pueden cambiar de trabajo. Es difícil actuar como un líquido. Transformaciones similares ocurren 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 elaborado aquí ayudará a distinguir 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 se queda quieto y actúa como un sólido. Sin embargo, en un ángulo crítico, las fuerzas que mantienen unida la pila de arena se convierten en gravedad: la pila se rompe y fluye, actuando como un fluido. Se trata de una transformación flexible, un fenómeno ampliamente estudiado con “granos” que no cambian de forma, como la arena o la roca. Sin embargo, en biología los “granos” suelen ser “blandos” y adaptan su forma a fuerzas externas.
“Aunque nuestro estudio retoma un problema bien estudiado”, dice el primer autor Poincloux, “da en el blanco de ser lo suficientemente complejo como para ser interesante y lo suficientemente simple como para desarrollar diferentes enfoques. Incluimos elementos interdisciplinarios, como el uso de una herramienta biomecánica que Ayuda a distinguir si el “grano” está cambiando de forma o posición.
De hecho, los investigadores han abordado 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 de grano” y la intensidad de las fuerzas laterales aplicadas a los anillos. Luego, utilizando las imágenes, los investigadores midieron las posiciones, los tamaños y los puntos de contacto de los anillos entre sí a medida que el lote de anillos se deformaba. Estas medidas les permiten medir cuánto ha cambiado la posición de los anillos (comportamiento similar a un líquido) o la forma (comportamiento similar a un sólido). Finalmente, realizaron simulaciones por computadora y análisis geométricos para comprender el papel de la fricción y las interacciones entre los anillos.
“La sorpresa principal la encontramos al final del proyecto”, afirma Poinclaux. “Sorprendentemente, una descripción geométrica simple subyace a las transiciones de rendimiento observadas a pesar de los grandes y complejos cambios de forma asociados con las interacciones de fricción”.
Estos hallazgos son el primer paso hacia la comprensión de cómo interactúan los gránulos biológicos “blandos” en los organismos vivos, y Poincloux ya está pensando qué hacer a continuación.
“Para acercarnos a los tejidos biológicos, podemos, por ejemplo, modificar las interacciones y añadir anillos de adhesión para imitar las proteínas de conexión entre las células. Para aquellos que quieran utilizar estos anillos blandos para experimentos: no olviden poner una tapa Encima. Hay cientos por todo el laboratorio. Contenedores para evitar explosiones de anillos… No revelaré cuántas veces esto ha sucedido”.