Adiós, Newton: interacciones moleculares desafían la tercera ley del movimiento
La reciente investigación sugiere que una molécula podría ejercer una fuerza sobre otra sin necesariamente recibir una fuerza igual y opuesta a cambio.
Un grupo de investigadores, compuesto por expertos de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Maine, realizó un descubrimiento que desafía la tercera ley del movimiento de Isaac Newton.
La ley física establece que cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto, el segundo objeto responde con una fuerza igual en magnitud, pero opuesta en dirección.
"Todos hemos escuchado la frase 'cada acción tiene una reacción igual y opuesta', para describir la tercera ley del movimiento de Newton, pero vemos ejemplos que aparentemente violan esto todos los días, especialmente en el comportamiento de sistemas vivos complejos", reflexionó Ayusman Sen, líder del equipo de investigación.
El hallazgo, detallado en la revista Chem, tiene implicaciones en la comprensión de cómo evolucionaron las interacciones moleculares en un mundo prebiótico.
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Enzimas: un proceso asimétrico desafía la Tercera Ley de Newton
El equipo de investigadores se centró en el estudio de dos tipos de enzimas: quinasas y fosfatasas.
Estas enzimas desempeñan roles importantes en las reacciones bioquímicas, ya que catalizan modificaciones químicas en otras moléculas. Mientras que las quinasas añaden estas modificaciones, las fosfatasas las eliminan.
En consecuencia, se establece un proceso dinámico donde las quinasas generan productos sobre los cuales actúan las fosfatasas, y viceversa, creando un ciclo continuo de modificación y eliminación de modificaciones en las moléculas.
Los científicos observaron que cuando la fosfatasa se fija artificialmente, la quinasa se ve atraída hacia ella. Por el contrario, si la quinasa es la que está fijada, la fosfatasa es repelida por ella.
Este fenómeno contradice la noción de que toda acción tiene una reacción igual y opuesta, ya que demuestra que las interacciones entre las enzimas no siempre siguen este principio de manera simétrica.
Niladri Sekhar Mandal, autor del estudio, ofrece una explicación: "Al fijar una de las enzimas, podemos observar el comportamiento de la otra en relación con la primera. La falta de reciprocidad que hemos observado no se debe a ninguna fuerza externa, sino que es el resultado de una combinación de asimetrías en la difusión y cinéticas, que son propiedades intrínsecas de las enzimas".
Un movimiento asimétrico con potencial para revolucionar la ciencia
La asimetría cinética se refiere a las diferencias en las alturas de las barreras energéticas que determinan la dirección de una reacción en relación con un gradiente de concentración, específicamente en el contexto de cómo las enzimas se desplazan dentro de un sistema molecular.
"Las interacciones no recíprocas permitidas por la asimetría cinética también juegan un papel crucial, ya que permiten que las moléculas interactúen entre sí", enfatizó Sen.
Asimismo, subrayó: "Esto puede haber desempeñado un papel fundamental en los procesos por los cuales la materia simple se vuelve compleja, interactuando de maneras que finalmente condujeron a la vida".
Las interacciones asimétricas entre enzimas son cruciales no solo para una comprensión más profunda del movimiento molecular dentro de las células, sino también para impulsar innovaciones en biotecnología.
Según Dean Astumian, líder del equipo de investigación, este hito científico no solo puede proporcionar información sobre la complejizarían de la materia, "sino que también se puede utilizar en el diseño de máquinas moleculares"
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