Em um artigo publicado na Physical Review Letters, os cientistas de Bristol responderam à pergunta fundamental: “É possível mover-se sem exercer força sobre o meio ambiente?”, Descrevendo a auto-propulsão sem tração da matéria ativa.
Compreender como as células se movem autonomamente é uma questão fundamental para biólogos e físicos.
Experimentos sobre a motilidade celular são geralmente realizados observando o movimento de uma célula em uma lâmina de vidro sob um microscópio.
Nessas condições, observa-se que as células “rastejam” na superfície. O rastreamento é bem compreendido: as células se prendem à superfície e usam esses pontos de ancoragem para avançar (como o rastreamento no chão). No entanto, o rastreamento é muito ineficiente in vivo, onde as células se movem através de ambientes 3D complexos.
Cientistas da Escola de Matemática de Bristol identificaram um mecanismo de propulsão diferente, particularmente adequado para o movimento celular nos tecidos – um que não depende da transmissão de força através de pontos de ancoragem.
Eles descobriram que a auto-propulsão sem tração (força local no ambiente circundante) é possível se você for feito de matéria “ativa”, como as células. Eles descrevem como uma gota de matéria ativa pode avançar em um canal estreito sem exercer nenhuma força nas paredes ao seu redor.
O autor principal, Dr. Aurore Loisy, disse: “O movimento sem tração é muito contra-intuitivo. Ficamos realmente entusiasmados quando percebemos que não apenas é possível, mas também que fornece uma explicação plausível para um problema tão importante quanto a motilidade celular nos tecidos.
“Além disso, parte da beleza dessa autopropulsão sem tração reside no fato de ser descrita por uma solução analítica de simplicidade notável e incomum. Devido à complexidade (não linearidade) das equações que descrevem a matéria ativa, não esperávamos para acabar com algo tão simples! “
A matéria ativa é um tipo especial de matéria, onipresente na biologia, na qual a energia metabólica é constantemente convertida em energia mecânica. Essa capacidade de gerar forças mecânicas internamente, a granel, é o que permite que a queda se mova sem exercer forças em seus limites (as paredes).
Loisy acrescentou: “Uma gota de matéria ativa que se move através de pequenas lacunas é um modelo mínimo para entender a motilidade celular nos tecidos, que são ambientes lotados com geometrias complexas.
“O mecanismo que descobrimos fornece uma possível explicação para a questão aberta de como as células se movem nesses ambientes. Essa motilidade é crucial para uma infinidade de processos fisiológicos nos organismos vivos, incluindo resposta imune e cicatrização de feridas, e sua desregulação é a chave para a disseminação do câncer”. (metástase).”
O próximo passo é observar experimentalmente esse fenômeno, usando uma gota de extratos celulares em um microcanal especificamente projetado.
Publicado em 17/12/2019
Artigo original:
Estudo na Physical Reviews:
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