p Um pré-requisito fundamental para a vida na Terra é a capacidade dos organismos vivos de se adaptarem às mudanças nas condições ambientais. Físicos da Universidade Técnica de Munique (TUM) e da Universidade da Califórnia San Diego (UCSD) já determinaram que os mecanismos de regulação usados ​​pelas bactérias para se adaptar a diferentes ambientes são baseados em um processo de controle global que pode ser descrito em uma única equação . p Condições ambientais, como temperatura, luz, disponibilidade de nutrientes e muitos outros parâmetros estão mudando constantemente na terra. Cada organismo e mesmo cada célula, portanto, tem uma miríade de mecanismos para se adaptar a essas mudanças.

p Um dos exemplos mais bem pesquisados ​​é Escherichia coli, uma bactéria que também vive no intestino dos humanos. O fornecimento de nutrientes varia de hora em hora. Para sobreviver, a bactéria deve ter a capacidade de se adaptar às mudanças nas condições.

p Em 1965, Jacques Monod recebeu o Prêmio Nobel por sua prova de que as bactérias se adaptam produzindo proteínas diferentes. Por exemplo, eles sintetizam uma enzima para quebrar a lactose quando os nutrientes disponíveis contêm esse açúcar do leite.

p Contudo, apesar do grande interesse e dos enormes esforços de pesquisa ao longo de mais de meio século, os detalhes bioquímicos desse complicado mecanismo regulatório ainda não foram totalmente explicados e compreendidos.

p Cinética de adaptação

p As equipes de Ulrich Gerland, O Professor do Departamento de Física da TU Munich e o Professor Terence Hwa da UCSD concentraram seu trabalho nos mecanismos regulatórios básicos ao invés dos detalhes moleculares das cadeias de reação. Eles consideraram a questão:com que rapidez as bactérias podem se adaptar às mudanças em seu ambiente?

p No laboratório, eles estudaram o crescimento das bactérias, primeiro dando-lhes apenas um suprimento limitado de nutrientes e, depois, fornecendo-lhes grandes quantidades - e vice-versa. Por causa do processo de adaptação, houve um atraso na taxa de crescimento bacteriano após as mudanças.

p Quando deram às bactérias um tipo de nutrimento primeiro e outros depois, o crescimento desacelerou temporariamente, embora sempre houvesse um amplo suprimento disponível. A explicação:as bactérias primeiro tiveram que adaptar seus sistemas digestivos. Para este fim, as bactérias ajustam a concentração de certas enzimas de acordo - e a síntese dessas enzimas leva tempo.

p O modelo de estado estacionário

p Os físicos desenvolveram um modelo para entender melhor os mecanismos de adaptação. O modelo utiliza apenas informações qualitativas sobre os detalhes bioquímicos do mecanismo de regulação em uma abordagem de cima para baixo. Ele faz um inventário dos fluxos de materiais na célula e permite que as equações que representam o transporte de materiais sejam estabelecidas. Olhando para o equilíbrio de materiais, os cientistas conseguiram compilar os vários mecanismos de regulação em uma equação diferencial global.

p "Nosso modelo de estado estacionário do mecanismo de regulação descreve corretamente o desenvolvimento temporal da adaptação à mudança de nutrientes, assim como aumenta, reduções e mudanças nos nutrientes disponíveis, quantitativamente e sem parâmetros ajustáveis, "diz Ulrich Gerland, resumindo os resultados do estudo.

p "Pelo visto, a cinética de adaptação ao crescimento não depende de detalhes microscópicos das reações bioquímicas individuais, mas sim aderir a uma estratégia global para a redistribuição de recursos para a síntese de proteínas, "diz Ulrich Gerland. Portanto, é concebível que nosso modelo teórico possa ser aplicável a uma série de processos cinéticos semelhantes.