Los humanos podemos estar más alineados con el universo de lo que creemos. Según una investigación publicada en la revista Revisión física C , Las estrellas de neutrones y el citoplasma celular tienen algo en común:estructuras que se asemejan a aparcamientos de varios pisos.

En 2014, El físico de materia suave condensada de UC Santa Bárbara Greg Huber y sus colegas exploraron la biofísica de tales formas (hélices que conectan pilas de hojas uniformemente espaciadas) en un orgánulo celular llamado retículo endoplásmico (RE). Huber y sus colegas las llamaron rampas Terasaki en honor a su descubridor, Mark Terasaki, biólogo celular de la Universidad de Connecticut.

Huber pensó que estos "aparcamientos" eran exclusivos de la materia blanda (como el interior de las células) hasta que se topó con el trabajo del físico nuclear Charles Horowitz de la Universidad de Indiana. Usando simulaciones por computadora, Horowitz y su equipo habían encontrado las mismas formas en las profundidades de la corteza de las estrellas de neutrones.

"Llamé a Chuck y le pregunté si sabía que habíamos visto estas estructuras en las células y habíamos creado un modelo para ellas, "dijo Huber, el subdirector del Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) de UCSB. "Fue una novedad para él, entonces me di cuenta de que podría haber una interacción fructífera ".

La colaboración resultante, resaltado en Revisión física C , exploró la relación entre dos modelos de materia muy diferentes.

Los físicos nucleares tienen una terminología adecuada para toda la clase de formas que ven en sus simulaciones por computadora de alto rendimiento de estrellas de neutrones:pasta nuclear. Estos incluyen tubos (espaguetis) y láminas paralelas (lasaña) conectadas por formas helicoidales que se asemejan a las rampas de Terasaki.

"Ven una variedad de formas que nosotros vemos en la celda, "Explicó Huber." Vemos una red tubular; vemos hojas paralelas. Vemos láminas conectadas entre sí a través de defectos topológicos que llamamos rampas Terasaki. Así que los paralelos son bastante profundos ".

Sin embargo, las diferencias se pueden encontrar en la física subyacente. Normalmente la materia se caracteriza por su fase, que depende de variables termodinámicas:densidad (o volumen), temperatura y presión:factores que difieren mucho a 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, "Explicó Huber." En el interior de las células, las fuerzas que mantienen unidas 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 protones y neutrones, y esos componentes básicos se miden con femtómetros (10-15). Para membranas intracelulares como la ER, 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 enormemente diferentes tienen las mismas formas.

"Esto significa que hay algo profundo que no entendemos sobre cómo modelar el sistema nuclear, ", Dijo Huber." Cuando tienes una colección densa de protones y neutrones como la tienes en la superficie de una estrella de neutrones, la fuerte fuerza nuclear y las fuerzas electromagnéticas conspiran para darte fases de la materia que no podrías predecir si solo hubieras observado esas fuerzas que operan en pequeñas colecciones de neutrones y protones ".

La similitud de las estructuras es fascinante tanto para los físicos teóricos como para los nucleares. El físico nuclear Martin Savage estaba en el KITP cuando se encontró con los gráficos del nuevo artículo sobre arXiv, una biblioteca de preimpresiones que publica miles de física, artículos de matemáticas e informática. Inmediatamente se despertó su interés.

"Que fases similares de la materia emerjan en los sistemas biológicos fue muy sorprendente para mí, "dijo Savage, profesor de la Universidad de Washington. "Claramente hay algo interesante aquí".

El coautor Horowitz estuvo de acuerdo. "Ver formas muy similares en sistemas tan sorprendentemente diferentes sugiere que la energía de un sistema puede depender de su forma de una manera simple y universal, " él dijo.

Huber señaló que estas similitudes siguen siendo bastante misteriosas. "Nuestro periódico no es el final de algo, ", dijo." Es realmente el comienzo de mirar estos dos modelos ".