Des études récentes ont révélé que dans les cellules des levures et des bactéries, les taux de diffusion des protéines d'ARN - des molécules complexes qui véhiculent des informations importantes dans toute la cellule - sont distribués selon des schémas exponentiels caractéristiques. Comme il s'avère, ces modèles présentent le degré de désordre le plus élevé possible, ou « entropie », de tous les processus de diffusion possibles au sein de la cellule.

Dans une nouvelle recherche publiée dans Revue Physique Européenne B , Yuichi Itto de l'Institut de technologie d'Aichi au Japon explore plus avant ce comportement en zoomant pour étudier les fluctuations locales des taux de diffusion des protéines d'ARN. En associant ces taux de diffusion à petite échelle à des valeurs variables dans le temps pour l'entropie, il constate que les taux de changement d'entropie dans certains intervalles de temps sont plus importants dans les zones avec des taux de diffusion d'ARN plus élevés.

Les travaux d'Itto fournissent de nouvelles informations sur les processus biochimiques complexes qui se déroulent à l'intérieur des cellules. Ces travaux pourraient permettre aux chercheurs de poser des contraintes mathématiques plus rigoureuses sur leur fonctionnement. Il montre également que la dynamique de diffusion de l'ARN est analogue aux comportements thermodynamiques dans des systèmes plus vastes. Ses calculs impliquent que les différences d'entropie variant dans le temps dans différentes parties d'une cellule sont directement comparables aux différences de température variant dans le temps résultant du flux de chaleur dans les systèmes thermiques. Il a dérivé ces comportements en utilisant une série d'équations mathématiques. Ceux-ci relient les taux de diffusion de l'ARN à petite échelle avec leurs taux d'entropie variant par la diffusion.

Grâce à cette approche, il a maintenant réussi à dériver les modèles exponentiels caractéristiques des taux de diffusion de l'ARN, à partir des mathématiques de base. Pour la première fois, ses découvertes corroborent les observations précédentes selon lesquelles, dans les cellules de levure et de bactéries, La diffusion de l'ARN représente la distribution maximale possible de l'entropie.