El funcionamiento del resorte natural del cuerpo quedó finalmente esclarecido tras más de cincuenta años de interrogantes en la comunidad científica. Especialistas de la Universidad de Connecticut, en Estados Unidos, lograron desentrañar el mecanismo que permite a órganos como el corazón, los pulmones y la piel recuperar su tamaño luego de estirarse. La investigación fue difundida mediante la revista especializada Nature Communications.
Durante décadas, los especialistas se dividieron al explicar la elasticidad humana y el rol de la elastina. Una corriente sostenía que la capacidad elástica residía únicamente en la estructura interna de la proteína, mientras que otra atribuía la fuerza de recuperación a la interacción con el líquido adyacente. El nuevo análisis concluyó que las moléculas acuosas circundantes resultan determinantes para guiar la respuesta mecánica.
Una disputa científica de más de cincuenta años
La elastina cumple una función indispensable en el organismo al resistir millones de ciclos de expansión y relajación a lo largo de la vida. Gracias a ella, las arterias soportan la presión sanguínea con cada latido y la superficie cutánea retoma su posición inicial sin sufrir deformaciones irreversibles.
El dilema teórico giraba en torno a la entropía, concepto físico que describe el orden y desorden molecular. Cuando el tejido se tensa, el sistema pierde libertad de movimiento y busca regresar de inmediato a su condición de reposo. No obstante, los científicos no lograban medir con precisión qué porcentaje de esa energía pertenecía a la cadena de aminoácidos y cuánto correspondía al entorno acuoso.
El papel del agua en el resorte natural del cuerpo
El estudio determinó que concebir el resorte natural del cuerpo como una estructura seca resultaba un error conceptual. Al estirarse el tejido, una porción mayor de la proteína entra en contacto directo con el agua. Dicho fenómeno atrapa moléculas en una delgada envoltura superficial y disminuye su movilidad relativa.
Cuando la tensión cesa, el agua recupera su dinámica habitual y regresa al fluido circundante. Esta variación termodinámica impulsa con fuerza el retorno de las fibras a su estado previo. Según el equipo encabezado por Anna Tarakanova y Metehan Çam, el costo entrópico del agua de hidratación alcanza aproximadamente nueve kilojulios por mol por residuo, superando con creces la resistencia de la propia cadena proteica.
Simulaciones atómicas con tecnología de avanzada
Para llegar a estas precisiones, los científicos construyeron un modelo computacional basado en la tropoelastina humana, precursora biológica de las fibras elásticas. El trabajo demandó el uso del superordenador Anton 3, operado en el Centro de Supercomputación de Pittsburgh, que permitió seguir la trayectoria molecular a escala de átomos individuales durante sesenta microsegundos continuos.
Esa escala de observación confirmó que, si bien la flexibilidad de la proteína aporta al proceso, el agua define la fuerza de recuperación. Asimismo, observaron que el balance neto de energía libre ronda apenas 0,88 kilojulios por mol por residuo. Esta magnitud mínima previene el daño permanente y otorga a este resorte natural del cuerpo una durabilidad excepcional frente a millones de movimientos continuos.
Implicancias para el envejecimiento y la biomedicina
Con el avance de la edad, las fibras elásticas sufren deterioro progresivo por oxidación y glicación, lo que genera rigidez en arterias y pulmones. Los autores señalaron que tales alteraciones químicas modifican no solo la masa de la elastina, sino también su capacidad de acoplarse con la humedad ambiental y tisular.
El hallazgo ofrece un camino prometedor para diseñar biopolímeros sintéticos en ingeniería de tejidos. En aplicaciones clínicas o dispositivos médicos con bajo nivel de humedad, los científicos plantean reemplazar el agua por polialcoholes como glicerol, conservando así las propiedades mecánicas sin degradar los implantes.
Datos clave
- Mecanismo develado: La hidratación que envuelve a la elastina representa el factor principal en la capacidad elástica de los tejidos humanos.
- Tecnología empleada: El equipo analizó 225 aminoácidos de tropoelastina mediante el supercomputador Anton 3 en simulaciones átomo por átomo.
- Diferencia energética: El impacto del agua de hidratación suma cerca de 9 kJ por mol por residuo, frente a valores muy inferiores de la proteína.
- Aplicación médica: Los resultados orientarán la fabricación de materiales sintéticos para medicina regenerativa y el estudio del envejecimiento vascular.
