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| formas similares - estructuras que consisten en láminas apiladas conectadas por rampas helicoidales - se han encontrado en el citoplasma celular (izquierda) y las estrellas de neutrones (derecha). |
En 2014, la Universidad de California Santa Barbara el físico Greg Huber y sus colegas exploraron la biofísica de tales formas - hélices que conectan pilas de hojas iguales de tiempo - en un orgánulo celular llamado el retículo endoplasmático (ER). Huber y sus colegas llamaron a ellos rampas Terasaki de su descubridor, Mark Terasaki, un biólogo celular de la Universidad de Connecticut.
Huber cree que estos "estacionamientos" eran exclusivas de la materia blanda (como el interior de las células) hasta que se encontró con el trabajo de físico nuclear Charles Horowitz de la Universidad de Indiana. Usando simulaciones por ordenador, Horowitz y su equipo habían encontrado las mismas formas de profundidad en la corteza de las estrellas de neutrones.
"Llamé a Chuck y le preguntó si era consciente de que habíamos visto estas estructuras en las células y había llegado con un modelo para ellos", dijo Huber, director adjunto del Instituto Kavli de UCSB de Física Teórica (KITP). "Fue una novedad para él, así que se dio cuenta de que podría haber algún tipo de interacción fructífera."
La colaboración resultante, se destaca en la revista Physical Review C, exploró la relación entre dos modelos muy diferentes de la materia.
Los físicos nucleares tienen una terminología apta para toda la clase de formas que ven en sus simulaciones por ordenador de alto rendimiento de las estrellas de neutrones: Pastas nucleares. Estos incluyen tubos (espaguetis) y hojas paralelas (lasaña) conectados por formas helicoidales que se asemejan a las rampas de Terasaki.
"Ven una variedad de formas que vemos en la célula", explica Huber. "Vemos una red tubular; vemos hojas paralelas Vemos hojas conectadas entre sí a través de los defectos topológicos que llamamos rampas Terasaki Así que los paralelos son bastante profundos..."
Sin embargo, las diferencias se pueden encontrar en la física subyacente. Típicamente la cuestión se caracteriza por su fase, que depende de variables termodinámicas: densidad (o el volumen), la temperatura y la presión - factores que difieren en gran medida en el nivel nuclear y en un contexto intracelular.
"Para las estrellas de neutrones, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética crean lo que es fundamentalmente un problema de mecánica cuántica," explica Huber. "En el interior de las células, las fuerzas que mantienen unidas a las membranas son fundamentalmente entrópicas y tienen que ver con la minimización de la energía libre total del sistema. A primera vista, estos no podrían ser más diferentes."
Otra diferencia es la escala. En el caso nuclear, las estructuras se basan en nucleones como los protones y los neutrones y los bloques de construcción se miden mediante femtometers (10-15). Para las membranas intracelulares como la sala de emergencias, la escala de longitud es nanómetros (10-9). La relación entre los dos es un factor de un millón (10-6), sin embargo, estos dos regímenes muy diferentes hacen las mismas formas.
"Esto significa que hay algo profundo que no entendemos acerca de cómo modelar el sistema nuclear", dijo Huber. "Cuando se tiene una densa colección de protones y neutrones como lo hace en la superficie de una estrella de neutrones, la fuerza nuclear fuerte y las fuerzas electromagnéticas conspiran para darle fases de la materia que no sería capaz de predecir si sólo había mirado a aquellas fuerzas que operan en pequeñas colecciones de neutrones y protones ".
"Que las fases similares de materia surgen en los sistemas biológicos fue muy sorprendente para mí", dijo Savage, profesor de la Universidad de Washington. "Es evidente que hay algo interesante aquí.".http://astrobiology.com/
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