Agua, la humilde combinación de hidrógeno y oxígeno, es esencial para la vida. A pesar de su lugar central en la naturaleza, Se sabe relativamente poco sobre el papel que juegan las moléculas de agua individuales en la biología.

Investigadores de la Universidad de Duke, en colaboración con la Universidad Estatal de Arizona, La Universidad Estatal de Pensilvania y la Universidad de California-Davis han estudiado cómo fluyen los electrones a través de las moléculas de agua, un proceso crucial para la maquinaria generadora de energía de los sistemas vivos. El equipo descubrió que la forma en que las moléculas de agua se agrupan en superficies sólidas permite que las moléculas sean mediadoras fuertes o débiles de la transferencia de electrones. dependiendo de su orientación. Los experimentos del equipo muestran que el agua puede adoptar una forma de conducción más alta o más baja, al igual que el interruptor eléctrico en su pared. Pudieron cambiar entre las dos estructuras utilizando grandes campos eléctricos.

En un artículo anterior publicado hace quince años en la revista Ciencias , El profesor de química de Duke, David Beratan, predijo que las propiedades de mediación del agua en los sistemas vivos dependerían de cómo estén orientadas las moléculas de agua.

Los conjuntos y cadenas de agua se producen en todos los sistemas biológicos. "Si conoce las propiedades conductoras de las dos formas de una sola molécula de agua, entonces puede predecir las propiedades conductoras de una cadena de agua, "dijo Limin Xiang, un becario postdoctoral en la Universidad de California, Berkeley, y el primer autor del artículo.

"Al igual que la acumulación de ladrillos LEGO, También puede apilar una cadena de agua con las dos formas de agua como bloques de construcción, "Dijo Xiang.

Además de descubrir las dos formas de agua, los autores también encontraron que el agua puede cambiar su estructura a altos voltajes. En efecto, cuando el voltaje es grande, el agua cambia de una forma de alta conductividad a una de baja conductividad. De hecho, es posible que esta conmutación pueda bloquear el flujo de carga de electrones en los sistemas vivos.

Este estudio marca un primer paso importante en el establecimiento de estructuras sintéticas de agua que podrían ayudar a establecer contacto eléctrico entre biomoléculas y electrodos. Además, la investigación puede ayudar a revelar las estrategias de la naturaleza para mantener el transporte de electrones apropiado a través de las moléculas de agua y podría arrojar luz sobre enfermedades relacionadas con los procesos de daño oxidativo.