«Fue bastante sorprendente lo bien que coincidían los datos experimentales y la simulación numérica», dijo Eckert. De hecho, coincidía tanto que la primera respuesta de Carenza fue que debía estar equivocado. Al equipo le preocupaba en broma que un revisor pudiera pensar que habían hecho trampa. “Realmente fue así de hermoso”, dijo Carenza.
Las observaciones responden a una «pregunta de larga data sobre el tipo de orden presente en los tejidos», dijo Joshua Shaevitz, físico de la Universidad de Princeton que revisó el artículo (y no pensó que hubieran hecho trampa). La ciencia a menudo “se vuelve turbia”, dijo, cuando los datos apuntan a verdades aparentemente contradictorias (en este caso, las simetrías anidadas). “Entonces alguien señala o muestra que, bueno, esas cosas no son tan distintas. Ambos tienen razón”.
Forma, fuerza y función
Definir con precisión la simetría de un cristal líquido no es sólo un ejercicio matemático. Dependiendo de su simetría, el tensor de tensión de un cristal (una matriz que captura cómo se deforma un material bajo tensión) se ve diferente. Este tensor es el vínculo matemático con las ecuaciones de dinámica de fluidos que Giomi quería usar para conectar fuerzas físicas y funciones biológicas.
Aplicar la física de los cristales líquidos a los tejidos es una nueva forma de comprender el complicado y desordenado mundo de la biología, dijo Hirst.
Las implicaciones precisas del paso del orden hexático al nemático aún no están claras, pero el equipo sospecha que las células pueden ejercer cierto grado de control sobre esa transición. Incluso hay evidencia de que la aparición del orden nemático tiene algo que ver con la adhesión celular, dijeron. Averiguar cómo y por qué los tejidos manifiestan estas dos simetrías entrelazadas es un proyecto para el futuro, aunque Giomi ya está trabajando para utilizar los resultados para comprender cómo las células cancerosas fluyen por el cuerpo cuando hacen metástasis. Y Shaevitz observó que la cristalinidad líquida a múltiples escalas de un tejido podría estar relacionada con la embriogénesis, el proceso mediante el cual los embriones se moldean hasta convertirse en organismos.
Si hay una idea central en la biofísica de tejidos, dijo Giomi, es que la estructura da lugar a fuerzas y las fuerzas dan lugar a funciones. En otras palabras, controlar la simetría multiescala podría ser parte de cómo los tejidos suman más que la suma de sus células.
Hay «un triángulo de forma, fuerza y función», dijo Giomi. «Las células utilizan su forma para regular las fuerzas y éstas, a su vez, sirven como motor de funcionamiento de la funcionalidad mecánica».
historia original reimpreso con permiso de Revista Quanta, una publicación editorialmente independiente del Fundación Simons cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia cubriendo los desarrollos y tendencias de la investigación en matemáticas y ciencias físicas y biológicas.