La cellula eucariotica è l'unità di base di animali e piante. Attraverso il microscopio, sembra altamente strutturato e suddiviso in molti compartimenti legati alla membrana. Ogni scomparto ha una funzione specifica, e la sua membrana è popolata da molecole specifiche. Come fa la cellula a preservare questo incredibile ordine interno, e (in assenza di patologie) non degradarsi in un ammasso informe di molecole? Tale degradazione è contrastata da un continuo processo di cernita molecolare mediante il quale molecole simili vengono raccolte e spedite alle destinazioni "giuste", analogamente a quanto accade quando una casa viene tenuta pulita e in ordine dalle faccende quotidiane. è ancora misterioso, però, come una cellula vivente può svolgere questo compito senza che un supervisore lo diriga.

In un recente Lettere di revisione fisica carta, una collaborazione di ricercatori del Politecnico di Torino, Università di Torino, Istituto Italiano di Medicina Genomica-IIGM, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare—INFN, e Landau Institute for Theoretical Physics (Mosca), ipotizza che questo processo di smistamento molecolare emerga dalla combinazione di due meccanismi spontanei. Il primo meccanismo è la propensione di molecole simili ad aggregarsi sulle membrane sotto forma di 'pezze', ' o 'goccioline, ' allo stesso modo in cui le gocce d'acqua si formano in una nuvola di vapore che viene raffreddata. Il secondo meccanismo è la tendenza di tali goccioline a piegare la membrana, portando alla formazione e ulteriore distacco di piccole vescicole arricchite nei componenti molecolari delle goccioline originarie. I vari compartimenti di membrana della cellula eucariotica agiscono quindi in modo simile ai vasi e ai tubi di un distillatore naturale, o alambicco, che ordina e reindirizza continuamente i componenti molecolari verso le destinazioni appropriate.

Nel lavoro pubblicato, questo processo di selezione molecolare è studiato con strumenti matematici e simulazioni al computer, dimostrando che la propensione all'aggregazione è il principale parametro di controllo del processo. Per ogni gruppo di molecole esiste un valore ottimale di questo parametro (né troppo grande, né troppo piccolo), tale che il processo di smistamento avvenga con la massima velocità possibile. In realtà, è necessaria una certa propensione all'aggregazione molecolare per guidare il processo, ma quando la propensione all'aggregazione è troppo grande, le molecole si 'congelano' in un gran numero di piccole goccioline che crescono molto lentamente, e il processo di smistamento complessivo rallenta. Osservazioni sperimentali di questo processo di distillazione in cellule isolate dai vasi sanguigni dei cordoni ombelicali umani confermano questo quadro teorico, e suggeriscono che l'evoluzione potrebbe aver portato le cellule a lavorare nella regione del parametro ottimale, dove il processo di selezione raggiunge la massima efficienza.

Questi risultati sono di particolare interesse, poiché l'errata regolazione dell'ordinamento molecolare è un segno distintivo di gravi patologie, come il cancro. L'identificazione teorica dei parametri che controllano il processo è un primo passo importante verso una migliore comprensione dell'origine di tali interruzioni e lo sviluppo di terapie.