Dépendance à la température de la diffusion du HNS dans les E. coli vivants et morts. (a), (b) MSD de HNS dans (a) vivant et (b) mort E. coli à différentes températures. Les lignes pointillées sont des courbes ajustées utilisant MSD=4Dτ α . Les barres d'erreur représentent les erreurs standard des moyennes (SEM). (c) Dépendance du coefficient de diffusion généralisé des protéines HNS dans les E. coli vivants (cercles verts) et morts (carrés rouges). Les barres d'erreur représentent les erreurs d'ajustement. Les lignes pointillées rouges correspondent aux équations linéaires, tandis que les lignes pointillées noires correspondent à l'équation d'Arrhenius. Crédit :Lettres d'examen physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.129.018101
Un physicien de l'Université de l'Arkansas a défendu la validité de l'équation de Stokes-Einstein, l'une des équations les plus célèbres d'Albert Einstein, en ce qui concerne la biologie. La recherche aidera les scientifiques à mieux comprendre la résistance aux antibiotiques et les propriétés mécaniques des cellules cancéreuses.
Travaillant avec des protéines dans des bactéries vivantes, Yong Wang, professeur adjoint au Fulbright College of Arts and Sciences, a testé l'équation vieille de 117 ans, qui a fourni des preuves de la réalité des atomes et des molécules. Il a découvert que la fameuse équation restait valable pour expliquer comment les molécules se déplacent à l'intérieur des bactéries.
"Le cytoplasme bactérien n'est pas une simple soupe", a déclaré Wang. "Notre étude a montré que cela pourrait ressembler davantage à des spaghettis à la sauce tomate et aux boulettes de viande."
Le cytoplasme est le matériau encombré et complexe à l'intérieur des bactéries. Il contient de fortes concentrations de grosses molécules biologiques, notamment des millions de protéines, de glucides et de sels, ainsi que toutes sortes de polymères et de filaments, tels que l'ADN et l'ARN.
Wang a découvert que même si l'équation d'Einstein semblait être erronée pour le mouvement des protéines dans les bactéries vivantes, elle restait valable en tenant compte des polymères et des filaments enchevêtrés à l'intérieur des bactéries.
La soi-disant relation d'Einstein - également appelée équation de Stokes-Einstein - est l'une des principales réalisations de recherche d'Einstein au cours de son «année des miracles», 1905. Expliquant la mobilité des particules à travers le liquide, l'équation a été caractérisée comme un modèle stochastique pour Mouvement brownien, ce qui signifie que les particules se déplacent de manière aléatoire en raison de collisions avec les molécules environnantes. Plus important encore, la théorie a fourni des preuves empiriques précoces de la réalité des atomes et des molécules.
Cependant, au cours des deux dernières décennies, les scientifiques ont contesté la validité de la théorie telle qu'elle s'applique à ce qui se trouve à l'intérieur des cellules vivantes et des bactéries. L'étude de Wang ajoute à cet ensemble de connaissances, aidant à résoudre la controverse actuelle.
Plus important encore, il fournit une base pour évaluer les propriétés mécaniques des cellules et des bactéries sur la base de la relation d'Einstein. Cela devrait aider les scientifiques à comprendre la résistance aux antibiotiques de certains micro-organismes et les propriétés mécaniques des cellules cancéreuses, qui diffèrent des propriétés mécaniques des cellules normales et saines.
Sur cette étude publiée dans Physical Review Letters , Wang a travaillé avec Lin Oliver, professeur et directeur du Département de physique, et Asmaa Sadoon, doctorante au programme de microélectronique-photonique. Zoom sur les bactéries
