El “esfuerzo supremo” (tug-of-war) se pone de moda (o nuevas fuentes de energía “gratis”)

Por Francisco R. Villatoro, el 5 julio, 2008. Categoría(s): Bioquímica • Ciencia • Física • Mecánica Cuántica • Nanotecnología

Tug-of-war (“esfuerzo supremo”) el nuevo “palabro” de moda en físico-química. Me debo estar haciendo viejo. “Tug-of-war” para referirse a un tipo de choque (dispersión o scattering). Todavía me maravillan los científicos con el “don” del “titular” (capaces de poner un título que llame la atención, aunque no explique de qué va el contenido de su artículo).

Me ha sorprendido leer en Nature, el News and Views de Mark Brouard “When molecules don’t rebound,” Nature 454, 43-45, 3 July 2008 . Supongamos que tenemos una molécula simple formada por dos átomos unidos por un enlace que se comporta como un muelle, ¿qué pasa si otro átomo choca con uno de los dos átomos anteriores? ¿Se comprime el muelle y la molécula doble vibra? ¡Tan claro como el agua! Pues parece que no está tan claro (el agua de hecho es trasparente). La noticia trata sobre el artículo Stuart J. Greaves et al. “Vibrational excitation through tug-of-war inelastic collisions,” Nature 454, 88-91, 3 July 2008 . Estudian la colisión entre un átomo de hidrógeno y una molécula formada por dos átomos de deuterio (hidrógeno pesado) y han encontrado que pueden ocurrir tres cosas, las dos primeras ya eran conocidas, o se produce una reacción química o se transfiere energía del átomo a la molécula sin que se forme o se rompa enlace alguno en un proceso completamente inelástico, pero la tercera es novedosa (de ahí que se haya publicado en Nature), se produce una excitación vibratoria de la molécula que han bautizado colisión inelástica ‘tug-of-war’ en al que el átomo “rebota” prácticamente en la dirección de incidencia y la molécula no “recula” sino que se mueve “hacia adelante”, totalmente al contrario de lo que nuestra intuición dicta (contrario a lo que pasaría con dos bolas de billar, por ejemplo).

¿Por qué ocurre algo tan extraño? Parece ser que cuando se aproxima el átomo de hidrógeno hacia la bimolécula de deuterio se producen enlaces químicos transitorios que hacen que se alargue el enlace que une los dos deuterios en la molécula (el muelle se estira en lugar de comprimirse, como indica la intuición), conduciendo al comportamiento “paradójico” observado. Greaves et al. describen el proceso como un mecanismo de “reacción frustrada,” como si se formara temporalmente un enlace (reacción química) que rápidamente se rompe. Las animaciones (arriba la primera) de la información suplementaria están disponibles en la web gratuitamente junto a una buena explicación.

Hablando de Tug-of-war también parece interesante el artículo, a publicarse en PNAS,
Melanie J.I. Müller et al. “Tug-of-war as a cooperative mechanism for bidirectional cargo transport by molecular motors,” Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 4609-4614 ( 2008 ), ArXiv preprint, donde estudian el transporte intracelular (a través de la membrana celular) basado en motores moleculares que actúan como gruas (gracias a fragmentos citoesqueléticos). Algunso de estos microtúbulos pueden actuar de forma bidireccional (hacia o desde el interior de la célula) gracias, presumiblemente, al fenómeno del “esfuerzo supremo” (tug-of-war) que así adquiere una aplicación biológica de extrema importancia. Este fenómeno es una fuente de energía para un motor molecular. Increíble, mi hijo, “enamorado” de las grúas como está, disfrutaría viendo estas grúas moleculares en acción.



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