La Mecánica Cuántica Explica la Relación de los Músculos con la Fuerza Posted: 19 Feb 2014 09:26 AM PST
Crédito: Pinterest La Mecánica cuántica comienza a explicar las curvas de la fuerza-relajación que producen los músculos, de acuerdo a un nuevo estudio. No ha pasado tanto desde que los biólogos apostaban los ojos defendiendo que su disciplina nunca sería manchada por los extraños efectos de la Mecánica Cuántica. Hoy, la biología cuántica es una disciplina emergente en muchos laboratorios alrededor del mundo y solo los más valientes (o estúpidos) ahora argumentan contra la idea de que los efectos cuánticos jueguen un papel importante en los trabajos de las moléculas biológicas, las células enteras e incluso el cerebro. Y ahora, añade el músculo a la lista. Tieyan Si, del Instituto Max Planck de Sistemas Complejos de Dresden, -Alemania- ha creado un modelo cuántico de la conducta de los músculos. Su idea es que la miosina, el motor molecular responsable de la contracción muscular, es esencialmente un objeto cuántico y lo que mejor describe su conducta es la Mecánica Cuántica.
Crédito: Pinterest La parte empresarial de la fibra muscular consiste en actina, cuyo funcionamiento es similar al de una cuerda, y miosina, el motor molecular que funciona como un equipo de tira y afloja. Los estímulos eléctricos que derivan a los equipos del tira y aflora a la acción, frenéticamente tiran de las cuerdas y causan que los músculos se contraigan. La fuerza actual que el músculo produce es el resultado de muchos motores de miosina que tiran y aflojan, aunque no necesariamente en concierto. El reto de los teóricos es descubrir como estos motores moleculares generan las curvas de fuerza y relajación que ocurre en el músculo real. Se sabe por múltiples investigaciones en biomecánica que hay diferentes curvas de fuerza para los músculos mamalios del corazón y para las alas de los insectos. Explicar estos efectos con una única teoría clásica no es tan sencillo. El método de Si es sencillamente asumir que cada motor de miosina es un objeto cuántico que puede tener dos formas y que los interruptores entre estas formas causan la contracción. En otras palabras, tiene dos estados. (También investiga sistemas en donde la miosina tiene 3 estados).
Crédito: Internet Una fibra muscular, entonces es simplemente una cadena de estos objetos cuánticos, de los cuales se deriva un objeto matemático conocido como “Hamiltoniano” que describe esta conducta. La pregunta que lanza Si es sobre la clase de curva fuerza-relajacion a donde nos lleva el Hamiltoniano. Su respuesta es que “El sistema Hamiltoniano nos da una relación clásica de fuerza-velocidad no solo cuando se realiza [el movimiento] rápido pero también cuando se hace lentamente y en los estados inestables.” Demuestra que los sistemas de dos niveles correctamente simulan la conducta del músculo del corazón mientras que los de tres explican la conducta del insecto de la mosca voladora. Lo que Si no hace es explicar donde fallan los modelos convencionales de la conducta del músculo y por que la opción cuántica es mejor. Tampoco hace Si predicciones sobre a donde irá la conducta del músculo bajo los modelos clásicos que de momento no han encontrado ninguna explicación válida.
Crédito: Jean Paul Bourdier Aún así, es un primer paso impresionante en la descripción cuántica de la conducta de los músculos y tal como apunta Si, hay mucho trabajo que hacer en la comprensión del interfaz entre las cadenas cuánticas y las señales que las desencadenan, tal como las señales eléctricas en los nervios y la cadena de iones a través de las membranas. Traducción propia Nota de la Autora: Lo verdaderamente revelador de esta noticia, de ser confirmada, es que se ha atravesado la barrera infranqueable de la aplicación de la Mecánica Cuántica al cuerpo humano. La comunidad científica se ha desmarcado desde sus comienzos de cualquier aplicación de la Cuántica a los objetos “macro”; el cuerpo y todos aquellos objetos visibles se han regido únicamente por la Física Clásica. Hasta ahora? Publicado en: |
Saludos
Rodrigo González Fernández
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