Patrones rítmicos y movimientos precisos: estos son elementos clave de la natación adecuada. Los atletas olímpicos demuestran patrones repetidos de respiración, con movimientos sincronizados de cabeza, piernas y brazos, espectadores fascinantes y provocando aplausos por ritmos récord. Demostraciones comparables de esta repetición de patrones.y el uso de energía también se puede ver en un nadador microscópico: la célula ameboide.
Las formas de natación celular ahora son predecibles a nuevos niveles de precisión gracias al modelado tridimensional avanzado. Los investigadores Eric J. Campbell y Prosenjit Bagchi, del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Rutgers, generaron un modelo tridimensional deameba practicando natación impulsada por pseudopodos. La investigación aparecerá en la portada de la edición de este mes de Física de fluidos , de AIP Publishing.
Las células ameboides tienen citoesqueletos únicos y flexibles, sin forma establecida. Pueden contraerse y expandir su sistema esquelético al mismo tiempo que alteran la consistencia de su citoplasma, el plasma que rodea los orgánulos de la célula. Las células ameboides también se distinguen por su capacidad para ser conducidas por pseudopodosmotilidad. Los seudópodos, que significan pies falsos, son proyecciones del cuerpo celular que pueden crecer, dividirse o retraerse para proporcionar la locomoción. El movimiento de los seudópodos es más complejo de lo que la mayoría espera. Se basa en reacciones biomoleculares, deformación celular y el movimiento del citoplasma yFluido extracelular.
"En esta investigación, combinamos un modelo de vanguardia para la deformación celular con movimiento de fluidos intra y extracelulares y bioquímica de proteínas usando un modelo de formación de patrones dinámicos", dijo Campbell. "Luego usamos paralelosupercomputadoras para predecir el movimiento de la célula y estudiaron su comportamiento variando la deformabilidad celular, la viscosidad del fluido y la difusividad de proteínas ".
Las células ameboides muestran una unidireccionalidad en la natación con un cambio correspondiente en la dinámica de los seudópodos, causada por las proyecciones que se vuelven más frecuentes en la parte delantera de la célula. Esta unidireccionalidad es probablemente causada por una mayor velocidad de natación debido a la orientación enfocada. Uso de simulaciones de modelos de computadora, los investigadores estudiaron la natación celular variando la difusividad de proteínas, la elasticidad de la membrana y la viscosidad citoplasmática.
Modelar con precisión la natación de células ameboides planteó una serie de desafíos. "El modelo debía ser capaz de resolver la deformación en tres dimensiones con alta precisión y sin ninguna inestabilidad numérica", dijo Campbell. La bioquímica de proteínas, que crea la fuerza locomotora, teníapara ser acoplado al modelo. El movimiento del fluido también tuvo que ser considerado. "Los fluidos intra y extracelulares pueden tener propiedades diferentes, y el modelo debe tener en cuenta tales diferencias".
Estos diversos parámetros se integraron para optimizar el modelado de locomoción celular, proporcionando información nueva y más precisa sobre los mecanismos de locomoción. Las células ameboides que demuestran esta motilidad impulsada por pseudopodos pueden ofrecer información sobre muchos procesos biológicos. Según Campbell, la movilidad también se observa durantedesarrollo embrionario, cicatrización de heridas, respuesta inmune de glóbulos blancos y células cancerosas metastásicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :