lunes, 12 de septiembre de 2011

Motores pequeños, Diseñador grande

David H. Rogstad

Cuando era estudiante leí la definición cómica de un físico nuclear como una persona que “aprendía cada vez más acerca de cada vez menos, hasta que finalmente sabía todo acerca de nada”. En el mundo de la investigación de hoy, podría decirse lo mismo acerca del biólogo, al considerar las maravillas de la naturaleza en sus niveles más minúsculos. Cada día vemos nuevos descubrimiento que revelan las asombrosas complejidades de la célula biológica y las máquinas moleculares que rigen su funcionamiento, todo en un tamaño que requiere un microscopio electrónico para siquiera empezar a ver.

A mediados del año pasado la revista Science publicó un artículo de investigación  sobre el tema de los motores moleculares y su uso en la nanotecnología. En la primera parte del artículo, los autores señalan que la mejor forma de describir la célula es como una fábrica en miniatura donde literalmente miles de máquinas realizan diversas tareas especializadas. Estas funciones incluyen: permitir que la célula se duplique en menos de una hora (¿qué fábrica conoce usted que puede lograr esta hazaña?), verificar y reparar errores en sus propias instrucciones de fabricación (ADN), percibir y responder a su entorno, cambiar su forma y morfología, y obtener energía de la fotosíntesis o el metabolismo.

Para lograr todas estas tareas, la célula tiene una amplia variedad de motores moleculares especializados que son contrapartes directas de las clases de dispositivos que los ingenieros diseñan y construyen para fábricas del tamaño que maneja el hombre. Estos incluyen: motores “eléctricos” con estatores, rotores, ejes y acoplamientos universales; “camiones” de transporte que brindan un movimiento paso a paso a lo largo de “carreteras” llamada microtúbulos o filamentos; y bombas hechas de tubos y levas que fuerzan los fluidos a lo largo de los tubos. Las principales diferencias entre estos motores moleculares y los creados por los humanos son su tamaño (mil millones de veces más pequeños) y su eficiencia (casi 100 por ciento contra 65 por ciento, como mucho).

Si se lograra integrar exitosamente las biomoléculas a dispositivos de la nanotecnología, habría varias ventajas, que incluyen la características de autoensamble de las máquinas basadas en proteínas, la posibilidad de usar otros componentes biológicos de la naturaleza y el hecho de que los procesos para la fabricación son ambientalmente benignos y ocurren bajo condiciones también benignas.

Los esfuerzos de investigación en la nanotecnología durante las últimas décadas han producido varios componentes de la maquinaria, como ruedas dentadas o bombas, pero aún no han podido producir los motores necesarios para hacer que funcione la maquinaria. El artículo se pregunta si las nanomáquinas que se encuentran en la naturaleza pueden ser usadas directamente o sirven como plantillas. Hasta ahora, los resultados indican que los motores de proteínas pueden ser interconectados y obligados a impulsar los componentes a nanoescala hechos por el hombre, pero tienen duraciones de vida limitadas, de solo unos días. A la fecha no se ha hecho ningún dispositivo utilizable. Sin embargo, en el futuro cercano es probable que haya avances en el uso de partes de células, permitiendo con el tiempo a los investigadores construir dispositivos hechos a medida para clasificar materiales, ensamblar diferentes materiales, concentrar materiales para mejorar su detección, junto con muchas otras funciones realizadas dentro de las células.

Hay algo claro: las máquinas que se encuentran en las células son absolutamente asombrosas en sus características y desafían las mentes y la creatividad de los investigadores más avanzados de la nanotecnología. Sin embargo, son casi idénticas en forma (pero superiores en eficiencia y tamaño) a los dispositivos mecánicos que los mejores ingenieros diseñan para la vida cotidiana. Sin duda alguna, ¡las biomáquinas que se encuentran en las células requieren un nivel de diseño inteligente muy superior a lo que el hombre ha logrado!

Traducción: Alejandro Field
Artículo original: Little Motors, Big Designer

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