Matemáticas para entender la vida

Ilustración de portada de la revista Chemistry European Journal dedicada al estudio sobre sistemas moleculares.

Una nueva técnica permite estudiar con más precisión la interacción entre sistemas moleculares

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La vida es el resultado de una compleja interacción entre sistemas moleculares. Estas interacciones dan lugar a nuevas propiedades que no tienen sus componentes aislados. Una de las características de estos sistemas es su capacidad para adaptarse a estímulos externos, lo que puede considerarse una forma rudimentaria de evolución a nivel molecular. Dada la complejidad de estos sistemas, su estudio requiere técnicas de análisis muy afinadas, como la que acaba de desarrollar un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y que se publica en la revista Chemistry European Journal.

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CSIC / “El grado de complejidad que se puede generar y estudiar está limitado por la capacidad de análisis y comprensión del sistema como un todo. En este sentido, recientemente ha surgido la Química de Sistemas, que busca precisamente generar mezclas de especies químicas que son capaces de comunicarse entre sí, transformándose unas en otras”, explica Ignacio Alfonso, del Instituto de Química Avanzada de Cataluña. “En los últimos años en nuestro laboratorio hemos preparado mezclas de moléculas artificiales derivadas de aminoácidos naturales que se interconvierten unas en otras formando un entramado molecular capaz de reaccionar a estímulos”, añade.

Podría tener varias aplicaciones, desde el diseño de sensores moleculares hasta el estudio del origen de la vida

En este trabajo hemos aplicado a estos sistemas diferentes estímulos (salinidad, pH o presencia de un alcaloide natural) de manera individual y combinada. Esto nos ha permitido observar la capacidad del sistema molecular de adaptarse a los diferentes cambios en el entorno.

Para el estudio del comportamiento global de la mezcla hemos usado técnicas analíticas experimentales y un avanzado tratamiento matemático multivariable, lo que nos ha permitido comprender el efecto de diferentes estímulos incluso cuando están aplicados de manera combinada, tal y como sucede en los sistemas biológicos reales, detalla Alfonso.

“Nuestros resultados abren la posibilidad de aplicar esta metodología a sistemas cada vez más complejos, que pudieran tener implicaciones directas en diferentes ámbitos de la ciencia y la tecnología, desde el diseño de sensores moleculares multicanal al estudio de los orígenes de la vida tal y como la conocemos”, concluye Alfonso.

 

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Referencia bibliográfica: 
Angel M. Valdivielso, Francesc Puig-Castellví, Joan Atcher, Jordi Solà, Romà Tauler and Ignacio Alfonso. Unraveling the multistimuli responses of a complex dynamic system of pseudopeptidic macrocycles. Chemistry European Journal. Doi: 10.1002/chem.201701294

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