Το νέο μοντέλο προβλέπει τον τρόπο με τον οποίο η θερμοκρασία επηρεάζει τη ζωή από κβαντικό σε κλασσικές κλίμακες

Μια ομάδα ερευνητών έχει αναπτύξει ένα νέο μοντέλο που προβλέπει τον τρόπο με τον οποίο η θερμοκρασία επηρεάζει τη ζωή σε ένα ευρύ φάσμα κλιμάκων, από κβαντικό σε κλασσική. Το μοντέλο, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics, θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο οι οργανισμοί προσαρμόζονται σε μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα.

"Η θερμοκρασία είναι ένας από τους σημαντικότερους περιβαλλοντικούς παράγοντες που επηρεάζουν τη ζωή", δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης John Toner, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Maryland. "Μπορεί να επηρεάσει τα πάντα από τη δομή και τη λειτουργία των πρωτεϊνών μέχρι τη συμπεριφορά ολόκληρων οργανισμών".

Το νέο μοντέλο λαμβάνει υπόψη τις επιδράσεις της θερμοκρασίας τόσο στις κβαντικές όσο και στις κλασσικές διεργασίες σε ζωντανούς οργανισμούς. Οι κβαντικές διεργασίες είναι αυτές που εμφανίζονται στο επίπεδο των μεμονωμένων ατόμων και των μορίων, ενώ οι κλασσικές διεργασίες είναι εκείνες που εμφανίζονται σε μεγαλύτερες κλίμακες, όπως η συμπεριφορά των κυττάρων και των ιστών.

"Συνδυάζοντας τις κβαντικές και κλασσικές προσεγγίσεις, μπορούμε να έχουμε μια πληρέστερη εικόνα του τρόπου με τον οποίο η θερμοκρασία επηρεάζει τη ζωή", δήλωσε ο Toner.

Το μοντέλο αναπτύχθηκε από τον Toner και τους συναδέλφους του στο Πανεπιστήμιο του Maryland και στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Berkeley. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το μοντέλο για να μελετήσουν τον τρόπο με τον οποίο η θερμοκρασία επηρεάζει την ανάπτυξη των βακτηρίων. Διαπίστωσαν ότι το μοντέλο προέβλεπε με ακρίβεια τους ρυθμούς ανάπτυξης των βακτηρίων σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης το μοντέλο για να μελετήσουν τον τρόπο με τον οποίο η θερμοκρασία επηρεάζει τη δραστηριότητα των ενζύμων. Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που καταλύουν τις χημικές αντιδράσεις σε ζωντανούς οργανισμούς. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το μοντέλο προέβλεψε με ακρίβεια τη δραστηριότητα των ενζύμων σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

Το νέο μοντέλο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να μελετήσει ένα ευρύ φάσμα βιολογικών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένων των επιπτώσεων της θερμοκρασίας στην ανάπτυξη των φυτών, στη συμπεριφορά των ζώων και στην ανθρώπινη υγεία. Το μοντέλο θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό νέων φαρμάκων και θεραπειών που στοχεύουν πρωτεΐνες ευαίσθητες στη θερμοκρασία.

"Το μοντέλο μας παρέχει ένα νέο πλαίσιο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η θερμοκρασία επηρεάζει τη ζωή", δήλωσε ο Toner. "Πιστεύουμε ότι αυτό το πλαίσιο θα είναι χρήσιμο για τους επιστήμονες που μελετούν ένα ευρύ φάσμα βιολογικών διεργασιών".