ES el “fantasma en la máquina” biológico definitivo. Dentro de las neuronas y del tejido cardíaco, billones de pequeñas válvulas trabajan frenéticamente para controlar las descargas eléctricas que le permiten pensar, moverse y mantener el corazón latiendo. La mayoría de estas válvulas, conocidas como canales iónicos, actúan como compuertas macroscópicas: se cierran físicamente de golpe para detener el flujo de partículas cargadas.
Pero uno de los actores más importantes de esta orquesta eléctrica, el “gran potasio” o canal BK, no tiene puerta. En cambio, se basa en un truco de la física que, estrictamente hablando, no debería ser perfecto. Y acabamos de descubrir que no lo es.
“En 2018, demostramos que los canales BK tienen una propiedad única”, dice Jianhan Chen de la Universidad de Massachusetts Amherst. La mayoría de los canales utilizan una barrera física de proteínas para bloquear los iones, pero el canal BK utiliza una “puerta blanda”, una burbuja literal de la nada.
El poro interno del canal es notablemente hidrofóbico o repelente al agua. Chen compara el efecto con un simple trozo de papel encerado. “Si le pones una gota de agua, no se absorbe, sino que se forma una gota. Ahora enrolla ese papel encerado en un tubo”, dice, “y tendrás un poro de canal BK”.
Cuando el canal se estrecha, el agua del interior no sólo queda exprimida; desaparece. Las paredes hidrofóbicas expulsan el líquido, creando una barrera de vapor microscópica. Debido a que los iones de potasio que alimentan nuestros nervios siempre están “revestidos” de moléculas de agua, no pueden atravesar esta brecha seca. La electricidad simplemente se detiene.
O al menos, se supone que así sea. Una nueva investigación realizada por Chen y su colega Zhiguang Jia, publicada en PRX Life, ha revelado que esta barrera de vapor es “intrínsecamente permeable”. Resulta que la física no permite un sellado perfecto cuando la puerta está hecha de aire.
Incluso cuando se supone que el canal está completamente desactivado, las leyes de la termodinámica dictan que siempre existe una pequeña posibilidad, distinta de cero, de que un ion se escape. El equipo descubrió que la barrera sólo crea un obstáculo de energía finito. En el mundo cuántico adyacente de la biología molecular, “finito” significa “transitable”.
“Hemos descubierto que esta barrera de vapor tiene fugas inherentes, lo que está determinado por las leyes de la física”, dice Chen. El canal permanece “intrínsecamente abierto” con una probabilidad límite de aproximadamente uno en 10 millones (Po∼10−7), incluso con voltajes negativos extremos. Es un zumbido persistente en un sistema que pensábamos que podría convertirse en un silencio total.
¿Por qué es importante esta “fuga”? Porque cuando la infraestructura eléctrica del cuerpo se descontrola, los resultados son catastróficos. Enfermedades como la epilepsia y la hipertensión suelen tener su origen en que estos canales no regulan correctamente los flujos iónicos.
Al comprender la física exacta de esta fuga, los investigadores finalmente podrán comenzar a ver la “ausencia de algo”. No es fácil agarrar una barrera de vapor con una molécula de fármaco, pero puedes manipular la fuga. El equipo descubrió que las mutaciones en el poro o los cambios en la forma física del canal alteraban de forma predecible la filtración.
Esto nos da una nueva lente de diagnóstico. Si podemos medir cómo falla la “puerta fantasma”, eventualmente aprenderemos cómo ajustarla: apretar el sello en un cerebro propenso a sufrir convulsiones o aflojarlo para aliviar la presión arterial alta.
Por ahora, el descubrimiento sirve como recordatorio de que nuestra maquinaria biológica nunca está tan ordenada como el diagrama de un libro de texto. Estamos impulsados por un sistema que, por su propio diseño, está ligeramente roto. Y es esa pequeña y exacta imperfección la que podría ser la clave para mantener todo el sistema fluyendo sin problemas.
Enlace del estudio: https://journals.aps.org/prxlife/abstract/10.1103/m89c-6vv7
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