Unidad de Comunicación

En ciencia es común confundirse. Pero reportar un estudio sin tener clara que ha habido una confusión es algo que cualquiera querría evitar.

Hace aproximadamente dos años el Biophysical Journal lanzó una edición especial sobre difusión anómala, en la cual se encontraban opiniones totalmente radicales acerca de la interpretación de los resultados experimentales referente a la difusión anómala.

Por tanto, el editor de ese journal pidió a Leonardo Dagdug Lima, investigador del área de Sistemas Complejos de la Unidad Iztapalapa de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), que trabajara en una explicación para diferenciar la difusión anómala de otro concepto con el que se confunde: el comportamiento transitorio.

Así que Dagdug (y colaboradores) se dieron a la tarea de diferenciarlos. Habló de sus resultados en su charla “Transient behaviour vs. anomalous diffusion” que ofreció en el Seminario de Sistemas Complejos y Física Estadística del IFUNAM, el 9 de febrero.

Hay muchos trabajos que reportan sistemas con un tipo de difusión y luego lo describen con otro tipo de difusión. En realidad, “si es difusión anómala debería ser anómala siempre”, cuestionó Dagdug.

La difusión es la migración de las partículas de un soluto bajo la acción de múltiples choques aleatorios con las partículas del disolvente.

Es fácil observar este proceso cuando abrimos un frasco de perfume y podemos olerlo rápidamente. Decimos entonces que las moléculas del perfume se “difunden” por el aire distribuyéndose en todo el espacio circundante.

Cuando la difusión se encuentra bajo confinamiento, con fronteras bien establecidas, se observan diferentes tipos de difusión conforme pasa el tiempo.

Primero las partículas experimentan difusión libre, es decir, la difusión es independiente del tiempo, su coeficiente de difusión que es un valor que representa la facilidad con que se difunden las partículas permanece constante.

Después, cuando las partículas empiezan a interaccionar con las fronteras aparece un comportamiento transitorio. Finalmente, cuando las partículas han experimentado suficientes interacciones con las fronteras, se observa que la difusión puede ser descrita por un coeficiente dependiente del tiempo.

Es decir, conforme pasa el tiempo su facilidad para difundirse en el medio cambia. Esto significa que la cantidad que define la difusión de las partículas en el medio no se mantiene constante.

La difusión en sistemas biológicos frecuentemente ocurre en ambientes micro-heterogéneos, en estos casos la difusión efectiva sólo se observa en tiempos suficientemente largos comparados con la duración del experimento.

En tiempos intermedios, el desplazamiento de un objeto en difusión muestra un comportamiento transitorio que puede ser malinterpretado como difusión anómala. Esta confusión suele ser muy común entre las personas que se dedican a reproducir experimentalmente el proceso de difusión en sistemas biológicos.

La complicación de estudiar la difusión en sistemas biológicos es que el movimiento de los fenómenos estudiados siempre está confinado, ya sea por un tubo, por obstáculos o porque no pueden salir de la membrana y esto hace complicado su análisis.

Por ejemplo, en las conexiones entre neuronas “buena parte de lo que se mueve ahí adentro tiene que ver con la difusión y es un sistema confinado, si uno empieza a ver todas las delicadezas se vuelve un problema muy complejo, a mí me gustaría hacer un sistema muy simple de esta conexión”, afirmó el investigador.

En el artículo “Discriminating between anomalous diffusion and transient behavior in microherterogeneus enviroments”, Dagdug desarrolla tres métodos (matématicos) distintos para obtener el coeficiente de difusión en sistemas biológicos.

Cuando, a partir de los tres métodos, obtenía un valor diferente para este coeficiente en el tiempo, podía concluir que se trataba de comportamiento transitorio.

Por el contrario, la difusión es anómala cuando los valores de los exponentes obtenidos tienden a un valor estable.

Con esto, Dagdug y su equipo lograron explicar la diferencia que existe entre la difusión anómala y el comportamiento transitorio, lo cual permite describir de manera más acertada los procesos de difusión de sistemas confinados, y en especial en sistemas biológicos que se prestaban a confusión.