Pensamos que cuando el cerebro ordena a un músculo relajarse o a una neurona silenciarse, el "apagado" es absoluto. Sin embargo, la realidad a escala molecular es mucho más caótica y fascinante.
Investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst han revelado que uno de los componentes más críticos de nuestro sistema eléctrico, el canal de potasio de gran conductancia o canal BK (Big Potassium), opera bajo las reglas de una "física salvaje" donde la perfección es estadísticamente imposible. Este hallazgo no solo desafía los libros de texto, sino que propone un cambio de paradigma: algunas de las enfermedades más complejas podrían no nacer de un interruptor "roto", sino de uno que, por diseño termodinámico, nunca pudo apagarse del todo.
¿Puerta dura o barrera invisible?
Para entender la singularidad del canal BK, primero debemos observar a sus "primos" más convencionales, los canales de potasio activados por voltaje (Kv). Estos funcionan con lo que los biofísicos llaman una "puerta dura" (hard door): hélices de proteínas que se estrechan físicamente para bloquear el paso de iones. Es un mecanismo binario, casi mecánico.
El canal BK, protagonista de una investigación en PRX Life, rompe esta lógica. Las imágenes de criomicroscopía electrónica (cryo-EM) revelaron algo desconcertante: incluso en su estado desactivado o "cerrado", el poro del canal permanece físicamente abierto, con un diámetro de unos 10 Å.
¿Cómo puede el cuerpo detener el flujo eléctrico si el túnel de comunicación nunca se obstruye? La respuesta es que el canal BK no utiliza una barrera mecánica, sino una "puerta blanda" (soft gate) basada en la física de fluidos. En lugar de cerrar la puerta, el canal altera el entorno local para que el paso de iones sea energéticamente prohibitivo, creando una barrera invisible de vapor.
La física del "papel encerado"
La clave del funcionamiento de esta puerta blanda reside en el deshumedecimiento hidrofóbico. Puesto que un ion de potasio siempre viaja rodeado de una "capa de hidratación" (moléculas de agua), no puede atravesar un espacio que esté seco. El canal BK aprovecha esto revistiendo su poro con residuos de aminoácidos que repelen el agua. Cuando el diámetro del poro se estrecha por debajo de cierto umbral, el agua líquida es expulsada, dejando un vacío que actúa como un muro infranqueable para los iones.
El profesor Jianhan Chen utiliza una analogía magistral para simplificar este fenómeno de alta energía: "Si dejas caer una gota de agua sobre papel encerado, no se absorbe, sino que se convierte en una perla de agua. Ahora, si enrollas ese papel para formar un tubo, si el tubo es lo suficientemente ancho, el agua fluye. Pero si lo estrechas más allá de cierto diámetro, la naturaleza hidrofóbica de la cera actuará como una puerta blanda, creando una barrera de vapor que dificulta enormemente el paso del agua".
Interruptor al 99.99999%Aquí es donde entra la "física salvaje". A diferencia de un sello mecánico, una barrera de vapor es una construcción estadística, no un absoluto. Los cálculos de Chen y su equipo demuestran que esta barrera de energía es finita, de aproximadamente 8 kcal/mol.
Debido a las fluctuaciones microscópicas y al caos térmico, existe una probabilidad de 10⁻⁷ (una entre diez millones) de que un ion logre colarse a través del vapor. Los científicos llaman a esto "apertura intrínseca" o filtración (leakiness).
A diferencia de los canales Kv, que responden al voltaje de forma drástica (como un interruptor de palanca), la filtración del canal BK muestra una "dependencia de voltaje somera". Funciona más bien como un atenuador o dimmer que nunca llega a tocar el cero absoluto. Esto ocurre porque el campo eléctrico actúa directamente sobre el ion mientras este intenta cruzar la barrera de vapor. En biología, el estado "apagado" es, en realidad, un estado de mínima probabilidad, una fuga constante que la evolución ha tenido que aprender a gestionar.
El costo de las fugas masivas
Esta filtración infinitesimal no es un error de laboratorio, es una propiedad con implicaciones médicas críticas. El estudio sugiere que patologías vinculadas a una actividad eléctrica anormal podrían originarse, en parte, por alteraciones en esta barrera de vapor.
El riesgo no reside en una sola fuga, sino en el volumen. Cuando millones de estos canales presentan una barrera de vapor ligeramente debilitada —quizás por una mutación o un cambio en el entorno celular—, el resultado es una marea de iones "fugitivos" que pueden desestabilizar sistemas enteros. Según la fuente, este fenómeno puede contribuir a:
• Epilepsia: donde el exceso de filtración en las neuronas dispara señales descontroladas.
• Hipertensión: donde una regulación defectuosa impide que los vasos sanguíneos mantengan el tono muscular adecuado.
Este descubrimiento redefine la enfermedad: ya no se trata solo de piezas rotas, sino de un sutil desajuste en el equilibrio entre el estado líquido y el vapor dentro de nuestras células.
Diagnóstico en la oscuridad
Estudiar una barrera de vapor es un reto técnico monumental: ¿cómo se mide la ausencia de algo? Paradójicamente, la filtración intrínseca se ha convertido en la mejor herramienta de diagnóstico para los científicos. Al medir la corriente de fuga, los investigadores pueden "ver" la fuerza de esa barrera invisible y entender cómo mutaciones o fármacos la afectan.
Un ejemplo fascinante es el activador NS11021. Este fármaco no abre el canal mecánicamente lo que hace es aumentar la hidratación del poro, reduciendo la barrera de energía y elevando la filtración. Es, literalmente, un lubricante químico para el flujo iónico. Esta capacidad de manipular y medir la filtración permite ahora a los laboratorios predecir con precisión matemática cómo una alteración en la hidrofobicidad del poro impactará la salud eléctrica de un tejido.
La fragilidad del equilibrio
El trabajo de la Universidad de Massachusetts Amherst nos obliga a mirar nuestra propia infraestructura con una nueva humildad. No somos circuitos de estado sólido con conexiones perfectas somos sistemas fluidos y probabilísticos. Nuestra salud eléctrica depende de un delicado equilibrio termodinámico donde el agua se convierte en vapor y viceversa en cuestión de nanosegundos.
Si el canal BK, uno de los pilares de nuestra comunicación celular, es inherentemente "defectuoso" por las leyes de la física, cabe preguntarse: ¿cuántos otros misterios médicos se esconden en ese margen de error de uno en diez millones? Quizás la próxima frontera de la medicina no esté en reparar lo que se ha roto, sino en aprender a gobernar las fugas inevitables de nuestra propia naturaleza.
Fuente: diarionorte.com
