En la química de la escuela secundaria, todos aprendimos acerca de las reacciones químicas. ¿Pero qué une a dos moléculas que reaccionan? Como nos explicó Einstein, es el movimiento aleatorio de las moléculas inertes impulsadas por el bombardeo de moléculas solventes. Si se acercan lo suficiente, por casualidad, estas moléculas pueden reaccionar.
La captura del movimiento de moléculas individuales se logra mediante un método conocido como espectroscopía de correlación de fluorescencia FCS. La captura: se necesitan muchas detecciones de partículas de luz, fotones, emitidas por moléculas individuales para obtener una imagen clara del movimiento molecular.
Como ilustración, piense en una encuesta política. En cualquier momento de un ciclo de campaña, las encuestas se utilizan para predecir el resultado de una próxima elección. Pero, ¿cuántos votantes debemos interrogar para obtener una predicción precisa y, dado el tiempo?-la información de sondeo sensible es, ¿qué tan rápido podemos sondear las inclinaciones políticas de la nación? Pedirle a cada votante en cada estado que arroje resultados precisos pero que sea demasiado costoso en tiempo y dinero. Por razones prácticas, necesitamos tomar una muestra de votantes y explotar eficientementetoda la información contenida en esa muestra. Los votantes en esta ilustración son nuestros fotones proverbiales aquí.
Los largos tiempos necesarios para adquirir datos en FCS son como la estrategia de sondeo ingenua destacada anteriormente. Lleva demasiado tiempo, y la química que nos preocupa sobre el aprendizaje ya podría estar hecha. Además, exponer muestras al láser durante largos períodos de tiempopuede provocar el daño fotoquímico de las moléculas en estudio, evitando el uso generalizado de FCS en la investigación biológica.
"Las técnicas de fluorescencia de molécula única han revolucionado nuestra comprensión de la dinámica de muchos procesos moleculares críticos, pero las señales son inherentemente ruidosas y los experimentos requieren largos tiempos de adquisición", explicó Marcia Levitus, profesora asociada en la Facultad de Ciencias Moleculares y el BiodiseñoInstituto.
Este trabajo aprovecha las nuevas herramientas de la ciencia de datos para hacer que cada fotón detectado cuente y refinar nuestra imagen de movimiento molecular.
"Las nuevas herramientas matemáticas hacen posible pensar en experimentos antiguos pero poderosos bajo una nueva luz", dijo Steve Pressé, autor principal del estudio y profesor adjunto en el Departamento de Física y Facultad de Ciencias Moleculares de ASU en la Universidad Estatal de Arizona.
Un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza por Pressé y sus colaboradores ahora aborda estos problemas utilizando herramientas de la ciencia de datos y, más específicamente, no paramétricos bayesianos, un tipo de herramienta de modelado estadístico hasta ahora ampliamente utilizado fuera de las ciencias naturales. Levitus agrega: "Las viejas estrategias limitaron nuestra capacidad de investigar cualquier cosapero procesos lentos, dejando un gran número de preguntas biológicas interesantes que involucran reacciones químicas más rápidas fuera del alcance. Ahora podemos comenzar a hacer preguntas sobre procesos resueltos en poco tiempo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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