Cables enredados

¿Alguna vez te has preguntado, quizás cuando estás ya desesperado tratando de deshacer un terco nudo, por qué las cosas se enmarañan en vez de comportarse como necesitamos que lo hagan?

Sin importar cuán cuidadoso seas, cosas como los audífonos de los teléfonos inteligentes, la manguera con la que riegas las plantas del jardín, los cables del secador de pelo… hasta el pelo mismo demandan nuestra atención a veces en momentos en los que es complicado darla.

Quizás para consolarnos podamos recurrir a la ciencia y valernos a la Segunda Ley de la Termodinámica que establece que todos los sistemas cerrados tienden a maximizar la entropía, una medida del desorden.

El Universo, en pocas palabras, tiende al caos.

Pero si eso no te satisface, tal vez los enredos dejen de ser tan molestos si, cuando los estás desenmarañando, tienes en mente que son esenciales para la vida… literalmente: están en el ADN.

El desorden natural

Recordemos de antemano que no todos los nudos son iguales. Algunos pueden ser increíblemente útiles para salvar vidas.

Aunque hoy en día, a la mayoría de nosotros sólo nos enseñaron a atarnos los cordones de zapatos, en el pasado aprender múltiples nudos era una habilidad indispensable.

Los nudos son de hecho una tecnología que nuestros antepasados descubrieron antes que la rueda. Sin ellos, no se puede tejer tela o atar una cabeza de pedernal en un palo.

Y si bien es cierto que en la vida moderna no hay mucha necesidad de hacer tus propias lanzas, para ciertos grupos, como los pescadores, marineros, cirujanos o sastres, sigue siendo crucial saber cómo enredar sus cuerdas.

Sin embargo, incluso ellos probablemente se enfrentan de tanto en tanto con nudos inoportunos… ¿por qué aparecen cuando no los quieres?

Pues hay un científico que buscó respuestas.

Chica desesperada con cables

¡Por qué!

Doug Smith es profesor de física en la Universidad de California, San Diego. Hace unos años, hizo un experimento engañosamente simple con uno de sus estudiantes de pregrado.

El estudio lo hizo merecedor de un Ig Nobel, un premio otorgado a la ciencia que te hace reír, y luego te hace pensar.

Quería entender por qué se formaban nudos espontáneamente y, siguiendo el método científico, dejaron caer trozos de cuerdas de diferentes tipos en una caja que era agitada por un motor.

Unas 3.000 veces más tarde, comprobaron que «entre más larga y flexible la cuerda, más probable es que se formen nudos», por eso es que, por más que te esfuerces, es casi garantizado que cuando saques los cables de tus auriculares de tu bolso o las luces de Navidad de la caja en la que las guardaste el año pasado, van a estar enredados.

Chica con luces de Navidad enredadas
Sin remedio.

Y algo que empeora la situación es la torsión, según la RAE, «acción y efecto de torcer o torcerse algo en forma helicoidal».

Es decir, toma un cable que tengas a mano y sostenlo estirado con tus dedos en dos puntos. Empieza a torcer un extremo; verás que se ondula y hasta forma una rama lateral.

«Cuando se introduce la torsión en los cables, así sea involuntariamente, la energía se convierte y hace que se doblen. Y es muy difícil evitar que eso pase.

«Cuanto más se retuerce, más imposible de desenredar», explica Smith.

Una de las razones por las que todo esto ocurre suena como una lección de vida: «hay pocas posibilides de que todo permanezca como debe ser, pero miles de maneras de hacer un desastre«.

Es el orden natural de las cosas. O más bien, el desorden natural de las cosas.

Pero si se trata de naturaleza, entonces la naturaleza tiene un problema.

De hecho, la vida tal como la conocemos, tiene un problema, pues toda la información importante que mantiene nuestros cuerpos funcionando en cada célula de nuestro ser está en nuestro ADN… que se parece a esos cordones de los teléfonos de antaño que a veces eran una pesadilla.

Cable retorcido

Enredo molecular

¿Estamos irremediablemente enredados a nivel molecular?

El ADN es una cuerda muy larga que reside en un espacio muy pequeño. Si lo sacaras y lo estiraras mediría 2 metros.

Imagina eso empaquetado en una célula tan pequeña que no se puede ver sin un microscopio, y probablemente podrás imaginar su potencial para enredarse.

Sin embargo, los cuerpos tienen algún truco para evitar que pase y eso fue lo que investigó Mariel Vazquez: cómo la cadena como el ADN se enreda y se desenreda, se anuda y desanuda a lo largo de su ciclo de vida.

Volvamos a ese cable que habíamos retorcido. Lo primero que se formó fue algo que se ve como la famosa doble hélice de la llamada molécula de la vida.

ADN

Con más torsión, se enrolla sobre sí mismo.

«El ADN hace exactamente lo mismo», dice la profesora de la Universidad de California Davis, experta en matemáticas combinadas con microbiología y biología molecular.

«Lo llamamos el superenrollado».

Eso que no queremos que eso suceda con nuestros cables, es crucial para la forma en que las células empaquetan el ADN.

Pero para poder encajar perfectamente dentro de la célula, el ADN tiene que hacer más. Tiene que enrollarse alrededor de «unas proteínas llamadas histonas, que forman como un collar de perlas».

«El ADN se enrolla un par de veces alrededor de cada histona y pasa a la otra».

Sin embargo, no es suficiente, así que ese collar de perlas se enrosca en sí mismo múltiples veces hasta que, eventualmente, «el ADN queda muy, muy bien empaquetado y condensado».

El problema es que, así como a veces necesitas sacar y usar las cosas que con tanto cuidado ordenaste y guardaste, cada vez que tu cuerpo genera una nueva célula, lo cual hace constantemente, tu ADN necesita ser copiado y eso implica que hay que desacomodarlo.

Enredo y desenredo

No sólo eso: las dos hélices tienen que ser separadas.

«Aquí es donde la biología tiene un truco muy inteligente: tijeras moleculares. Lo que mantiene unidas las dos hebras de ADN son enlaces de hidrógeno. Las tijeras son realmente enzimas, tipos especiales de proteína que cortan a través de la hélice de una manera muy controlada», explica Vazquez.

«Una vez separadas, la maquinaria de la célula comienza a crear las dos nuevas hebras de ADN».

Pero es entonces cuando nos encontramos con el problema familiar. Las dos hebras de ADN están inútilmente enredadas juntas.

Es más fácil entender lo que pasa pensando en las bacterias, que tienen un simple bucle de ADN.

Estructura del ADN

«Cuando el ADN termina de copiarse, quedan dos círculos interconectados pero tienen que estar separados. La célula utiliza otra vez las tijeras moleculares para cortar muy cuidadosamente y suavemente uno de los círculos, deja que el otro pase y vuelva a sellar la ruptura».

Eso pasa billones y billones de veces, y entenderlo permitió crear medicinas.

«Hay antibióticos que cuando entran en tu cuerpo, desactivan esa máquina molecular de las bacteria, de modo que su ADN se enreda completamente y las bacterias mueren».

Más allá del área de la medicina, científicos de muchos campos han estado tratando de aprovechar las propiedades de los nudos y enredos.

Tejidos nanométricos

Uno de ellos es David Lee, profesor de química en la Universidad de Manchester, quien con su equipo se dedica a estudiar la miniaturización suprema y el anudado y tejido molecular.

Nudo
El nudo es 200.000 veces más delgado que un cabello humano.

Hace nudos «muy, muy pequeños y tienen ocho cruces, por lo que son muy complicados. Es la estructura física más apretada que jamás haya sido atada en este planeta«.

Una que le dio uno de sus dos récords mundiales: el del nudo más apretado del mundo y el de la tela más finamente tejida.

Quizás sea un reto divertido pero ¿por qué hacerlo?

«Los nudos son omnipresentes en el mundo molecular, y la naturaleza los usa porque ha encontrando maneras de aprovechar su funciones útiles, algo que podemos aprender», para hacer cosas como mejorar materiales que se usan en la tecnología.

Y esos nudos de tamaño nanométrico se pueden convertir en redes o mallas con propiedades increíbles.

«Enredar hebras controlando el patrón de cruce»-es decir, tejer- «puede hacer no sólo que sea la tela sea más fuerte, sino que sus huecos puedan dejar pasar lo beneficioso y atrapar lo indeseado».

Como sus hebras son moleculares, esas mallas podrían impedirle el paso a «moléculas grandes, o bacterias o tal vez incluso virus».

nudo

En resumen, sin la opción de hacer y desatar nudos, no existiríamos. E incluso si dejas a un lado ese detalle, nuestras vidas serían más incómodas: imagina un mundo sin almohadas, ropa o mantas.

Por suerte los nudos son inevitables y, como demostró el galardonado con un Ig Nobel, se producen naturalmente doquiera que haya algo largo y delgado, ya sea una molécula de ADN larga, los cables de tus dispositivos o el pelo que te halas cuando no los puedes deshacer.

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