Dentro de cada célula hay un armazón de filamentos, como un andamiaje que le da forma y le permite moverse. Estos filamentos están unidos por proteínas de enlace: unas simplemente los mantienen juntos, como cuerdas, y otras funcionan como pequeños motores que se desplazan a lo largo de los filamentos y los acercan entre sí. De lo bien que coordine este equipo depende que la célula pueda dividirse, desplazarse o cambiar de forma.
Durante mucho tiempo no existió una teoría unificada que predijera la fuerza total generada por una mezcla de enlaces pasivos y motores. Los autores de este nuevo trabajo han deducido una teoría basada en la termodinámica de sistemas fuera del equilibrio, una rama de la física que describe procesos alejados del reposo. Su fórmula descompone la fuerza total en tres partes: entrópica (tendencia al desorden), activa (movimiento de los motores) y friccional (rozamiento). Es como desglosar el esfuerzo de un equipo de estibadores en la contribución de cada uno: quién tira, quién empuja, quién solo estorba.
La fórmula se probó en cuatro experimentos en los que se estudió cómo los enlaces pasivos y motores afectan conjuntamente a pares de filamentos. La teoría permitió separar las contribuciones de cada una de las tres fuerzas y comprender qué proceso físico es responsable del esfuerzo total en cada caso. Esto posibilita comparar cuantitativamente distintas combinaciones de enlaces y predecir cómo influirán en la formación de patrones a lo largo de los filamentos y en la dinámica de sus pares.
Esta teoría es un paso hacia el cálculo del comportamiento celular como si fuera una estructura de ingeniería. Conociendo las propiedades de las proteínas, se puede predecir cómo cambiará el citoesqueleto si se añaden o eliminan ciertos enlaces. Esto es importante para entender muchas enfermedades en las que la mecánica celular está alterada y para crear estructuras celulares artificiales.
Las proteínas motoras de la célula avanzan por los filamentos a una velocidad de aproximadamente 1 micrómetro por segundo, lo que, en relación con su tamaño, equivale a una persona corriendo 100 metros en 10 segundos.