Dependencia de la temperatura de la difusión de HNS en E. coli viva y muerta. (a), (b) MSD de HNS en (a) viva y (b) E. coli muerta a diferentes temperaturas. Las líneas discontinuas son curvas ajustadas usando MSD=4Dτ α . Las barras de error representan errores estándar de las medias (SEM). (c) Dependencia del coeficiente de difusión generalizado de las proteínas SNP en E. coli viva (círculos verdes) y muerta (cuadrados rojos). Las barras de error representan errores de ajuste. Las líneas punteadas rojas son conexiones con ecuaciones lineales, mientras que las líneas discontinuas negras son conexiones con la ecuación de Arrhenius. Crédito:Cartas de revisión física (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.129.018101
Un físico de la Universidad de Arkansas ha defendido la validez de la ecuación de Stokes-Einstein, una de las ecuaciones más famosas de Albert Einstein, en lo que se refiere a la biología. La investigación ayudará a los científicos a comprender mejor la resistencia a los antibióticos y las propiedades mecánicas de las células cancerosas.
Trabajando con proteínas en bacterias vivas, Yong Wang, profesor asistente en la Facultad de Artes y Ciencias Fulbright, probó la ecuación de 117 años, que proporcionó evidencia de la realidad de los átomos y las moléculas. Descubrió que la famosa ecuación seguía siendo válida para explicar cómo se mueven las moléculas dentro de las bacterias.
"El citoplasma bacteriano no es una simple sopa", dijo Wang. "Nuestro estudio mostró que podría parecerse más a los espaguetis con salsa de tomate y albóndigas".
El citoplasma es el material abarrotado y complejo dentro de las bacterias. Tiene altas concentraciones de grandes moléculas biológicas, incluidos millones de proteínas, carbohidratos y sales, y todo tipo de polímeros y filamentos, como el ADN y el ARN.
Wang descubrió que, aunque la ecuación de Einstein parecía estar equivocada para el movimiento de las proteínas dentro de las bacterias vivas, seguía siendo válida teniendo en cuenta los polímeros y filamentos entrelazados dentro de las bacterias.
La llamada relación de Einstein, también llamada ecuación de Stokes-Einstein, es uno de los principales logros de la investigación de Einstein en su "año de los milagros", 1905. Al explicar la movilidad de las partículas a través del líquido, la ecuación se ha caracterizado como un modelo estocástico para Movimiento browniano, lo que significa que las partículas se mueven aleatoriamente debido a las colisiones con las moléculas circundantes. Lo que es más importante, la teoría proporcionó evidencia empírica temprana de la realidad de los átomos y las moléculas.
Sin embargo, durante las últimas dos décadas, los científicos han cuestionado la validez de la teoría en lo que respecta a lo que hay dentro de las células y bacterias vivas. El estudio de Wang se suma a este conjunto de conocimientos y ayuda a resolver la controversia actual.
Más importante aún, proporciona una base para evaluar las propiedades mecánicas de las células y las bacterias según la relación de Einstein. Esto debería ayudar a los científicos a comprender la resistencia a los antibióticos de ciertos microorganismos y las propiedades mecánicas de las células cancerosas, que difieren de las propiedades mecánicas de las células sanas normales.
Sobre este estudio, que se publicó en Physical Review Letters , Wang trabajó con Lin Oliver, profesor y presidente del Departamento de Física, y Asmaa Sadoon, estudiante de doctorado en el programa de microelectrónica-fotónica. Mirando de cerca las bacterias
