Ojos de pollo ¿un nuevo estado de la materia?

PEDROELGRANDE · 01-03-2014 , 16:22:46

Quo.mxPor Yahoo! jue, 27 feb 2014

Los huevos, la sopa y los juguetes de goma, son parte de la lista de legados más duraderos del pollo, y la lista también puede llegar a incluir materiales avanzados como coloides de auto-organización o de óptica, que pueden transmitir la luz con la eficiencia de un cristal y la flexibilidad de un líquido.
La disposición inusual de las células en el ojo de un pollo constituyen la primera aparición biológica conocida de un nuevo estado de la materia conocido como hiperuniformidad desordenada, según los investigadores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Washington en St. Louis.
La investigación de la última década, ha demostrado que los materiales hiperuniformes desordenados tienen propiedades únicas cuando se trata de la transmisión y el control de las ondas de luz, de acuerdo con los investigadores.
Los estados de hiperuniformidad desordenada se comportan como cristal y estados líquidos de la materia.
Como cristales, estos estados suprimen, en gran medida, las variaciones en la densidad de partículas - como en los gránulos individuales de una sustancia - a través de grandes distancias espaciales, de manera que la disposición es muy uniforme. Al mismo tiempo, los sistemas de hiperuniformidad desordenada son similares a los líquidos en donde aparecen las mismas propiedades físicas en todas las direcciones. Combinadas, estas características hacen que los circuitos ópticos hiperuniformes, como los detectores de luz, puedan ser controlados para ser sensibles o insensibles a ciertas longitudes de ondas de luz.
Los materiales hiperuniformes desordenados poseen un orden oculto. Descubrimos que este tipo de sistemas físicos están dotados de propiedades físicas exóticas y por lo tanto tienen nuevas capacidades. Cuanto más aprendemos acerca de estos sistemas desordenados especiales, más nos encontramos con que en realidad deberían ser considerados como un nuevo estado distinguible de la materia, explicó el coautor Salvatore Torquato, profesor de química de Princeton. Él, junto con Frank Stillinger, científico del Departamento de Química de la Universidad de Princeton, fue el primero en identificar la hiperuniformidad en un documento de 2003 en Physical Review E.
Los investigadores estudiaron las células sensibles a la luz llamadas conos, que están en los ojos de la mayoría de los pollos y otras aves activas durante el día. Estas aves tienen cuatro tipos de conos para el color -violeta, azul, verde y rojo- y un tipo para la detección de los niveles de luz, y cada tipo de cono es de un tamaño diferente. Los conos se empaquetan en una sola capa de tejido ocular llamada epitelio, pero no en la forma usual de la naturaleza, según informan los investigadores.
En los ojos de muchas criaturas, las células visuales se distribuyen uniformemente en un patrón obvio como los ojos compactos hexagonales de los insectos. En muchas criaturas, los diferentes tipos de conos están dispuestos de tal manera que no se encuentran cerca de los conos del mismo tipo. A primera vista, sin embargo, el ojo de pollo parece tener un disperso de conos distribuidos en un orden particular.
Joseph Corbo, profesor asociado de patología e inmunología y genética en la Universidad de Washington, en St. Louis, estudió cómo evolucionó el diseño visual inusual del pollo. Pensando que tal vez tuvo algo que ver con la forma en que los conos están empaquetados en un espacio tan pequeño, Corbo acercó a Torquato, cuyo grupo estudia la geometría y la dinámica de los objetos densos, tales como partículas.
Torquato luego trabajó con el primer autor Yang Jiao, ingeniero mecánico y aeroespacial de Princeton en 2010 y ahora profesor asistente de ciencias de materiales en la Universidad Estatal de Arizona. Torquato y Jiao desarrollaron un modelo de simulación por computadora, más allá de algoritmos de embalaje estándar para imitar la disposición definitiva de los conos de pollo. Resultó que cada tipo de cono tiene un área alrededor de ella se denomina región de la exclusión y esta variante hace que los conos tengan patrones distintivos.
Cada tipo de patrón de cono se superpone el patrón de otro cono, de manera que las formaciones están entrelazadas en forma organizada pero desordenada. Así que, aunque parezca que los conos fueron colocados irregularmente, su distribución era, en realidad, uniforme a grandes distancias. Eso es la hiperuniformidad desordenada, dijo Torquato.
El descubrimiento de hiperuniformidad en un sistema biológico podría significar que el estado es más común de lo que se pensaba”, dijo Remi Dreyfus, investigador de las Asambleas Complejas de Materia Blanda (COMPASS).
Anteriormente, la hiperuniformidad desordenada sólo se había observado en los sistemas físicos especializados, tales como helio líquido, plasmas simples y gránulos densos.
Realmente parece que esta idea de hiperuniformidad, se inició a partir de una base teórica, y los podemos encontrar en muchos lugares. Creo que más gente va a mirar hacia atrás en sus datos y averiguar si existe hiperuniformidad o no. Van a encontrar que este tipo es más común en muchos sistemas físicos y biológicos, dijo Dreyfus.
Los resultados también proporcionan a los investigadores un modelo natural detallado que podría ser útil en los esfuerzos para construir sistemas hiperuniformes y tecnologías, dijo Dreyfus.
La naturaleza ha encontrado una manera de hacer múltiples hiperuniformidades. Ahora hemos encontrado un ejemplo en la naturaleza, señaló.
Todavía no sabemos nada acerca de los mecanismos celulares y moleculares que subyacen a este arreglo hermoso y altamente organizada en las aves. Así, futuras líneas de investigación incluirán esfuerzos para descifrar cómo estos patrones se desarrollan en el embrión, concluyó Corbo.
Si quieres saber más sobre este descubrimiento, visita el sitio de la Universidad de Princeton.

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