Ir al contenido

Documat


¿Estamos asistiendo a una era de teorización de la biología?

  • Autores: Juan José López Velázquez Árbol académico
  • Localización: Arbor: ciencia, pensamiento y cultura, ISSN 0210-1963, Nº 746, 2010 (Ejemplar dedicado a: Las matemáticas de Darwin), págs. 1077-1088
  • Idioma: español
  • DOI: 10.3989/arbor.2010.746n1255
  • Títulos paralelos:
    • Are we in the times of theoretical Biology?
  • Enlaces
  • Resumen
    • Los mecanismos de bombeo en microingeniería aparecieron al principio de la década de los 90. El principio detrás de esto es el de flujo acústico. ¿Ha descubierto la Naturaleza este invento de hace 2.700 millones de años? Algunas cianobacterias marinas de la especie Synechococcus nadan 25 diámetros por segundo sin ningún medio visible de propulsión. Especulamos en este artículo que vibraciones de amplitud de nanoescala del estrato S (una cáscara cristalina que cubre las membranas exteriores en las cepas móviles) y con frecuencias del orden de 0,5-1,5 MHz (y esto es factible por los motores moleculares), podrían producir velocidades de deslizamiento del fluido, en el exterior de la frontera de la región Stokes. Dentro de esta capa límite (que para nuestra sorpresa resulta ser relativamente ancha) el comportamiento del flujo es rotacional (y en consecuencia, ventajoso desde el punto de vista biológico). Adicionalmente a este supuesto mecanismo que se podria llamar �nadando cantando�, mostramos otros posibles ejemplos biológicos de corrientes acústicas. Sir James Lighthill ha sugerido que el flujo acústico también se da en la cóclea del oído de los mamíferos, y son muy sugerentes los nuevos hallazgos en las células ciliadas externas. Otras posibilidades son flujos acústicos producidos por vibraciones de las membranas en células de levadura, mejorando su química (¡cerveza y pan!), el contoneo de los glóbulos rojos en los tubos capilares y el bombeo de fluido producido por las diatomeas.

  • Referencias bibliográficas
    • W. Alt, “Biased random walks models for chemotaxis and related diffusion approximations”, J. Math. Biol. 9, 147-177, 1980. doi:10.1007/BF00275919...
    • W. Alt y M. Dembo, “Cytoplasm dynamics and cell motion: Two phase flow models”, Mathematical Biosciences 156, 207-228, 1999. doi:10.1016/S0025-5564(98)10067-6
    • D. Andreucci, P. Bisegna, G. Caruso, H. E. Hamm y E. DiBenedetto, “Mathematical models of the spatio-temporal dynamics of second messengers...
    • A.L. Barabási, Linked: The New Science of Networks, Perseus, Cambridge, MA, 2002.
    • H. C. Berg, Random walks in biology, Princeton Univ. Press, 1993.
    • T. Bollenbach, K. Kruse, P. Pantazis, M. González-Gaitán, F. Jülicher, “Robust formation of morphogen gradients”, Phys. Rev. Lett. 94, 2005.
    • E. O. Budrene y H. C. Berg, “Dynamics of formation of symmetrical patterns by chemotactic bacteria”, Nature 376, 49-53, 1995. doi:10.1038/376049a0...
    • D’Arcy Thompson, On Growth and Form, Cambridge University Press, 1942.
    • R. B. Dickinson y R. T. Tranquillo, “Transport equations and indices for random and biased cell migration based on single cell properties”,...
    • S. Douady y Y. Couder, “Phyllotaxis as a physical self-organized growth process”, Phys. Rev. Lett. 68, 2098-2101, 1992. doi:10.1103/PhysRevLett.68.2098...
    • R. Erban, I. G. Kevrekidis, David Adalsteinsson, Timothy C. Elston, “Gene regulatory networks: a coarse-grained, equation-free approach to...
    • R. Erban and J. Chapman, “Stochastic modelling of reaction-diffusion processes: algorithms for bimolecular reactions”, Physical Biology, vol....
    • M. Feinberg, “The existence and uniqueness of steady states for a class of chemical reaction networks”, Arch. Rat. Mech. Anal., 132, 311-370,...
    • Y. C. Fung, Biomechanics, Springer Verlag, 1984.
    • E. Geigant y M. Stoll, “Bifurcation analysis of an orientational aggregation model”, J. Math. Biol. 46 (6), 537-563, 2003. doi:10.1007/s00285-002-0187-1...
    • D. T. Gillespie, “A general method for numerically simulating the stochastic time evolution of coupled chemical reactions”, J. Comput. Phys....
    • A. Marciniak-Czochra, “Receptorbased models with diffusion-driven instability for pattern formation in hydra”, J. Biol. Sys. 11: 293-324,...
    • H. Meinhardt, A. Gierer, “Applications of a theory of biological pattern formation based on lateral inhibition”, J. Cell Sci. 15, 321-346,...
    • N. Mittal, E. O. Budrene, M. P. Brenner y A. van Oudenaarden, “Motility of Escherilia coli cells in clusters formed by chemotactic aggregation”,...
    • A. Mogilner y L. Edelstein-Keshet, “Spatio-angular order in populations of self-aligning objects: formation of oriented patches”, Phys. D...
    • C. Nüsslein-Volhard, Coming to Life, How genes drive development, Kales Press, 2006.
    • H. G. Othmer and A. Stevens, “Aggregation, blow-up and collapse. The ABC’s of taxis in reinforced random walks”, SIAM J. Appl. Math. 57, 4,...
    • C. S. Patlak, “Random walk with persistence and external bias”, Bull. Math. Biophysics 15, 311-338, 1957. doi:10.1007/BF02476407
    • J. A. Sherratt, P. K. Maini, W. Jäger, W. Müller, “A receptor based model for pattern formation in hydra”, Forma 10, 77-95, 1995.
    • G. Shinar, U. Alon y M. Feinberg, “Sensitivity and robustness in chemical reaction networks”, SIAM J. Appl. Math., vol. 69, 4, 977-998, 2009....
    • E. Schrödinger (1944): What is life?, Cambridge University Press.
    • A. Stevens y J. J. L. Velázquez, “PDEs and Non-diffusive structures”, Nonlinearity, 21 T283-T289, 2008.
    • A. Trembley, Memoires pour servir à l’histoire d’un genre de polypes d’eau douce, à bras en forme de cornes, Jean and Herman Verbeek, Leiden,...
    • A. M. Turing, “The chemical basis of morphogenesis”, Phil. Trans. Roy. Soc., B 237 37-72, 1952.
    • S. Vogel, Life in Moving Fluids: The Physical Biology of Flow, Princeton Univ. Press, 1996.
    • A. Wagner, Robustness and Evolvability in Living Systems, Princeton University Press, 2005.

Fundación Dialnet

Mi Documat

Opciones de artículo

Opciones de compartir

Opciones de entorno