Nuevo estudio: la influencia del agua en la velocidad de contracción muscular

MadridUn estudio de la Universidad de Michigan sugiere que el movimiento del agua en las fibras musculares afecta la velocidad con la que se contraen. Los investigadores Suraj Shankar y L. Mahadevan crearon un modelo que muestra que el comportamiento del fluido dentro de las fibras musculares determina sus límites de velocidad. Los músculos están compuestos mayormente por agua, aproximadamente un 70%. Estudios anteriores se centraban en las acciones de las moléculas en lugar de la respuesta general de las fibras musculares. Este nuevo estudio ofrece una perspectiva diferente sobre cómo se mueve el fluido a través de las fibras musculares y su impacto en la elasticidad.

Hallazgos principales:

• El movimiento de fluidos dentro de las fibras musculares afecta la velocidad de contracción.
• El músculo tiene una "elasticidad peculiar" que permite generar fuerza a partir de deformaciones tridimensionales.
• Este modelo de movimiento de fluidos puede explicar las acciones musculares rápidas en organismos tanto pequeños como grandes.
• En insectos pequeños, el flujo de fluidos limita la velocidad de contracción, a diferencia de los animales más grandes donde predomina el control neuronal.
• El músculo actúa como una "esponja activa," moviendo el agua durante las contracciones.
• El músculo puede violar la ley de conservación de energía, funcionando como un motor en lugar de como una banda de goma pasiva.

El estudio analiza los músculos de diferentes animales. Las serpientes de cascabel usan el control nervioso para mover rápidamente sus colas, mientras que insectos como los mosquitos utilizan fluidos en sus músculos para el rápido batir de alas. Esto demuestra que criaturas más pequeñas con movimientos muy rápidos dependen de la mecánica de fluidos en sus músculos.

Los músculos están compuestos de proteínas, núcleos, orgánulos y motores moleculares, todo ello envuelto en agua. Esta estructura llena de agua se comporta de manera diferente a lo que entendíamos antes. Cuando los músculos se contraen, desplazan el agua, lo cual influye en la velocidad de sus movimientos.

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Cuando los músculos se contraen, operan de manera distinta a las bandas elásticas. En lugar de conservar energía, la generan mediante cambios constantes en su forma, un proceso conocido como "elasticidad extraña". Este concepto transforma nuestra comprensión del funcionamiento muscular.

Estos descubrimientos podrían ayudar a crear mejores actuadores blandos, músculos artificiales que se muevan más rápido y materiales que cambian de forma. Los músculos artificiales actuales son lentos porque necesitan algo externo para moverse. Si aprendemos más sobre cómo funciona el fluido en los músculos, estos podrían responder más rápidamente. Además, al considerar a los músculos como materiales complejos en lugar de simples componentes, podemos entender mejor cómo se mueven los animales.

El modelo de Shankar sugiere que no debemos centrarnos únicamente en los músculos a nivel molecular. Propone que debemos considerar la naturaleza fluida y la estructura global del músculo. Esta perspectiva más amplia es crucial para comprender plenamente cómo funcionan los músculos y cómo este conocimiento puede aplicarse de manera práctica.

Este estudio cuestiona las ideas actuales sobre el funcionamiento de los músculos y fomenta una mayor investigación en su biología y física. Futuras investigaciones basadas en estos hallazgos podrían cambiar nuestra comprensión sobre la función muscular y conducir a nuevas tecnologías.