Nós, humanos, podemos pertencer ainda mais ao universo do que imaginávamos. De acordo com um estudo publicado na revista Physical Review C, estrelas de nêutrons e citoplasma celular têm algo em comum: estruturas que lembram garagens de vários andares. Em 2014, o físico de matéria condensada mole Greg Huber e colegas investigaram a biofísica dessas formas - espirais conectando folhas com espaçamento uniforme - no retículo endoplasmático. Huber e seus colegas as chamaram de Terasaki Ramps em homenagem ao seu descobridor Mark Terasaki, um biólogo celular da Universidade de Connecticut.
Huber achava que essas "garagens de estacionamento" eram exclusivas para a matéria mole (como o interior das células) até que topou com o trabalho do físico nuclear Charles Horowitz, da Indiana State University. Usando simulações de computador, Horowitz e sua equipe encontraram formas semelhantes nas profundezas da crosta de estrelas de nêutrons.
“Liguei para Chuck e perguntei se ele sabia que víamos tais estruturas nas células e surgiu com um modelo para elas”, disse Huber, vice-diretor do Instituto Kavli de Física Teórica da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara. "Isso era novidade para ele, então percebi que poderíamos ter uma cooperação frutífera."
Como resultado de seu trabalho colaborativo, conforme observado na Physical Review C, eles investigaram a relação entre dois modelos de matéria completamente diferentes.
Os físicos nucleares têm uma terminologia muito precisa para toda a classe de figuras que observam em seus modelos de computador de estrelas de nêutrons: pasta nuclear. É composto por tubos (espaguete) e lâminas paralelas (lasanha), ligados por formas espirais que lembram as rampas Terasaki.
“Eles observam as formas que vemos na célula”, explica Huber. “Vemos uma rede tubular, vemos folhas paralelas. Vemos folhas interligadas por defeitos topológicos, que chamamos de rampas Terasaki. Portanto, os paralelos são muito profundos."
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No entanto, sua física é diferente. Normalmente uma substância é caracterizada por sua fase, um estado que depende de variáveis termodinâmicas: densidade (ou volume), temperatura e pressão - fatores que diferem significativamente nos níveis nuclear e intracelular.
“Para estrelas de nêutrons, fortes forças nucleares e eletromagnéticas representam um problema de mecânica quântica”, explica Huber. - No interior da célula, as forças que mantêm as membranas unidas são fundamentalmente entrópicas e estão relacionadas com a minimização da energia livre total do sistema. À primeira vista, são coisas completamente diferentes."
Outra diferença é a escala. No caso nuclear, essas estruturas são baseadas em nucleons, como prótons e nêutrons, e esses blocos de construção são medidos com femtômetros (10-15). No caso das membranas intracelulares, o comprimento da escala é medido em nanômetros (10-9). A diferença entre eles é bastante grande (10-6), mas ao mesmo tempo têm dias e as mesmas formas.
“Isso significa que há algo mais profundo do que entendemos sobre como modelar um sistema nuclear”, diz Huber. "Quando você tem uma coleção densa de prótons e nêutrons, como na superfície de uma estrela de nêutrons, forças nucleares fortes e forças eletromagnéticas juntas o deslizam para fases da matéria que você não pode prever olhando para pequenas coleções de nêutrons e prótons."
A similaridade de estruturas excitou os físicos teóricos e físicos nucleares. Martin Savage, por exemplo, encontrou gráficos de um novo trabalho no arXiv e ficou muito interessado. “Fiquei muito surpreso que tal estado de coisas ocorra em sistemas biológicos”, disse Savage, professor da Universidade de Washington. "Definitivamente há algo sobre isso." Além disso, a semelhança também é muito misteriosa. Isto é apenas o começo.
ILYA KHEL
