Investigadores del Instituto Max Planck para la Dinámica y la Auto-Organización (MPI-DS) han desarrollado un modelo que revela el papel regulador de las interacciones no recíprocas en sistemas biológicos. Este hallazgo sugiere que las interacciones asimétricas entre moléculas pueden actuar como un factor estabilizador en la formación y funcionamiento de estructuras biológicas complejas.
Interacciones Asimétricas y Estabilidad Biológica
El estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, busca comprender los principios físicos que permiten que partículas y moléculas se organicen de manera que den lugar a seres vivos y, eventualmente, a organismos multicelulares. Al igual que en organizaciones humanas, donde cada miembro desempeña un rol específico, las células operan de manera similar, con diferentes componentes asumiendo tareas designadas.
Los científicos del MPI-DS investigan los ingredientes básicos necesarios para la formación de estructuras ordenadas, basándose en simples interacciones entre los distintos componentes. Según Laya Parkavousi, primera autora del estudio, “en un sistema pasivo, las interacciones aleatorias entre partículas están equilibradas y conducen a la formación de patrones estables”. Sin embargo, la introducción de interacciones no recíprocas, donde una partícula atrae a otra que a su vez la repele, permite observar una actividad que puede homogeneizar la mezcla.
Este tipo de interacciones, que han sido objeto de estudios previos, ofrece la posibilidad de controlar el estado de la organización de las partículas. Navdeep Rana, coautor del estudio, explica: “Al ajustar la no reciprocidad, habilitamos al sistema para adaptarse a diferentes estados”. Estos estados pueden manifestarse como condensados moleculares dentro de una célula que no están separados por una membrana, o como ondas de información que se utilizan en las vías de señalización celular.
Los hallazgos de este estudio ofrecen una nueva perspectiva sobre cómo surgen patrones y estructuras complejas, así como sobre cómo se pueden mantener las funciones celulares. Este tipo de investigación es fundamental para avanzar en el entendimiento de los sistemas biológicos, lo que podría abrir nuevas vías en la biotecnología y la medicina, campos en los que España podría beneficiarse enormemente dada su creciente inversión en investigación científica.
Más información:
Laya Parkavousi et al, Enhanced Stability and Chaotic Condensates in Multispecies Nonreciprocal Mixtures, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.148301
