¿Tenemos una "cuota" de energía para vivir?
Por: Dra. América Nitxin Castañeda Sortibrán y Dr. Marco Antonio Carballo Ontiveros. Laboratorio de Genética, Evolución y Educación, Facultad de Ciencias, UNAM
Si hay una certeza en la biología, es que todos envejecemos. Pero ¿alguna vez te has preguntado si el envejecimiento es solo un proceso biológico o si existen leyes físicas fundamentales detrás de él?.
En una reciente colaboración multidisciplinaria entre la Facultad de Ciencias y el Instituto de Física de la UNAM, hemos abordado esta pregunta desde una perspectiva fascinante: la termodinámica irreversible. Utilizando a nuestra vieja conocida, la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), hemos encontrado pistas sorprendentes sobre cómo los seres vivos "gastan" su vida y pierden eficiencia con el tiempo.
El "Reloj Térmico" de la Vida: ¿Está cuantificado nuestro envejecimiento?
¿Alguna vez te has preguntado si existe una medida universal que indique qué tan rápido envejecemos? En nuestro laboratorio, en colaboración con el Instituto de Física de la UNAM, hemos publicado un estudio en la revista BioSystems que propone una respuesta desde una perspectiva fascinante: la termodinámica irreversible.
La eficiencia termodinámica: el parámetro α. Tradicionalmente, el envejecimiento se mide mediante biomarcadores demográficos o moleculares. Sin embargo, hemos introducido un principio unificador: el parámetro de pérdida de eficiencia termodinámica por ciclo funcional (α).
Este parámetro mide cuánta "entropía" o desorden generamos en cada ciclo de nuestra vida (como un latido del corazón) en relación con el total que nuestro cuerpo puede soportar antes de fallar catastróficamente.
¿Por qué la mosca Drosophila melanogaster?
Utilizamos la mosca de la fruta como modelo porque, a pesar de su tamaño, comparte una arquitectura metabólica y una complejidad orgánica muy similares a las de los mamíferos. Además, más del 75% de los genes asociados a enfermedades humanas tienen un homólogo en esta pequeña mosca.
Hallazgos Clave: La "Cuantización" del envejecimiento
Al analizar 61 valores de diferentes órganos y funciones, descubrimos algo sorprendente: el envejecimiento funcional parece cuantificable.
Estado basal: funciones como la respiración global, el músculo cardíaco y la pérdida de masa comparten un ritmo de envejecimiento basal (α≈1.38×10−8).
Altas Demandas: Actividades más complejas, como la memoria olfativa o el geotaxismo (la capacidad de trepar), envejecen a ritmos múltiplos exactos (dobles, triples o incluso cuádruples) de ese estado basal.
¿Podemos detener este reloj?
Nuestro estudio analizó el efecto de varios antioxidantes. Los resultados indican que, si bien algunos pueden prolongar la vida, no aumentan la capacidad máxima de energía que un organismo puede disipar (Ks). Es decir, optimizan el uso de la energía disponible, pero el "techo energético" del sistema permanece inalterado.
Aplicaciones Biomédicas. Este enfoque nos permite detectar el deterioro funcional de forma temprana sin esperar a la muerte natural del sujeto. Validar terapias: Evaluar rápidamente si nuevos fármacos o nanomateriales realmente reducen la producción de entropía sistémica.
En resumen, la vida parece ser una estructura disipativa que lucha por mantenerse en equilibrio en un mundo cambiante. Comprender las leyes físicas detrás de esta lucha es un paso crucial para mejorar nuestra calidad de vida en la vejez.
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