Estudios recientes han revelado que dentro de las células de levaduras y bacterias, las velocidades de difusión de las proteínas de ARN, moléculas complejas que transmiten información importante por toda la célula, se distribuyen en patrones exponenciales característicos. Como resulta, estos patrones muestran el mayor grado posible de desorden, o 'entropía', de todos los posibles procesos de difusión dentro de la célula.

En una nueva investigación publicada en Revista Física Europea B , Yuichi Itto, del Instituto de Tecnología de Aichi en Japón, explora este comportamiento más a fondo para estudiar las fluctuaciones locales en las tasas de difusión de las proteínas de ARN. Al asociar estas tasas de difusión a pequeña escala con valores de entropía que varían en el tiempo, encuentra que las tasas de cambio de entropía en ciertos intervalos de tiempo son mayores en áreas con tasas de difusión de ARN más altas.

El trabajo de Itto proporciona nuevos conocimientos sobre los complejos procesos bioquímicos que tienen lugar dentro de las células. Este trabajo podría permitir a los investigadores establecer restricciones matemáticas más rigurosas sobre las formas en que funcionan. También muestra que la dinámica de difusión del ARN es análoga a los comportamientos termodinámicos en sistemas más grandes. Sus cálculos implican que las diferencias en la entropía variable en el tiempo en diferentes partes de una célula son directamente comparables a las diferencias en la temperatura variable en el tiempo que resultan del flujo de calor a través de los sistemas térmicos. Derivó estos comportamientos mediante el uso de una serie de ecuaciones matemáticas. Estos relacionan las tasas de difusión del ARN en escalas pequeñas con sus tasas de entropía variables de difusión subsiguientes.

Gracias a este enfoque, ahora ha derivado con éxito los patrones exponenciales característicos de las tasas de difusión de ARN, a partir de las matemáticas básicas. Por primera vez, Sus hallazgos apoyan observaciones previas de que dentro de las células de levadura y bacterias, La difusión de ARN representa la máxima distribución posible de entropía.