Recenti studi hanno rivelato che all'interno delle cellule sia dei lieviti che dei batteri, le velocità di diffusione delle proteine ​​RNA, molecole complesse che trasmettono informazioni importanti in tutta la cellula, sono distribuite secondo schemi esponenziali caratteristici. Come risulta, questi modelli mostrano il più alto grado possibile di disordine, o "entropia", di tutti i possibili processi di diffusione all'interno della cellula.

In una nuova ricerca pubblicata in Giornale Europeo di Fisica B , Yuichi Itto dell'Aichi Institute of Technology in Giappone esplora ulteriormente questo comportamento ingrandendo per studiare le fluttuazioni locali nelle velocità di diffusione delle proteine ​​dell'RNA. Associando questi tassi di diffusione su piccola scala a valori variabili nel tempo per l'entropia, trova che i tassi di variazione dell'entropia in determinati intervalli di tempo sono maggiori nelle aree con tassi di diffusione dell'RNA più elevati.

Il lavoro di Itto fornisce nuove informazioni sui complessi processi biochimici che avvengono all'interno delle cellule. Questo lavoro potrebbe consentire ai ricercatori di porre vincoli matematici più rigorosi ai modi in cui funzionano. Mostra anche che le dinamiche diffusive dell'RNA sono analoghe ai comportamenti termodinamici nei sistemi più grandi. I suoi calcoli implicano che le differenze di entropia variabile nel tempo in diverse parti di una cella sono direttamente paragonabili alle differenze di temperatura variabili nel tempo risultanti dal flusso di calore attraverso i sistemi termici. Itto ha derivato questi comportamenti utilizzando una serie di equazioni matematiche. Questi mettono in relazione i tassi di diffusione dell'RNA su piccola scala con i loro successivi tassi di entropia che variano nella diffusione.

Grazie a questo approccio, ora ha derivato con successo i caratteristici modelli esponenziali dei tassi di diffusione dell'RNA, partendo dalla matematica di base. Per la prima volta, le sue scoperte supportano precedenti osservazioni che all'interno di cellule di lievito e batteri, La diffusione dell'RNA rappresenta la massima distribuzione possibile dell'entropia.