Een team van onderzoekers heeft een nieuw model ontwikkeld dat voorspelt hoe temperatuur het leven beïnvloedt op een breed scala van schalen, van kwantum tot klassiek. Het model, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics, zou wetenschappers kunnen helpen beter te begrijpen hoe organismen zich aanpassen aan veranderende omgevingen.

"Temperatuur is een van de belangrijkste omgevingsfactoren die het leven beïnvloeden", zegt co-auteur John Toner, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Maryland. "Het kan alles beïnvloeden, van de structuur en functie van eiwitten tot het gedrag van hele organismen."

Het nieuwe model houdt rekening met de effecten van temperatuur op zowel kwantum- als klassieke processen in levende organismen. Kwantumprocessen zijn processen die plaatsvinden op het niveau van individuele atomen en moleculen, terwijl klassieke processen plaatsvinden op grotere schaal, zoals het gedrag van cellen en weefsels.

"Door kwantum- en klassieke benaderingen te combineren, kunnen we een completer beeld krijgen van hoe temperatuur het leven beïnvloedt", aldus Toner.

Het model is ontwikkeld door Toner en zijn collega's van de Universiteit van Maryland en de Universiteit van Californië, Berkeley. De onderzoekers gebruikten het model om te bestuderen hoe temperatuur de groei van bacteriën beïnvloedt. Ze ontdekten dat het model de groeisnelheid van bacteriën bij verschillende temperaturen nauwkeurig voorspelde.

De onderzoekers gebruikten het model ook om te bestuderen hoe temperatuur de activiteit van enzymen beïnvloedt. Enzymen zijn eiwitten die chemische reacties in levende organismen katalyseren. De onderzoekers ontdekten dat het model de activiteit van enzymen bij verschillende temperaturen nauwkeurig voorspelde.

Het nieuwe model zou kunnen worden gebruikt om een ​​breed scala aan biologische processen te bestuderen, waaronder de effecten van temperatuur op de plantengroei, het gedrag van dieren en de menselijke gezondheid. Het model zou ook kunnen worden gebruikt om nieuwe medicijnen en behandelingen te ontwerpen die zich richten op temperatuurgevoelige eiwitten.

"Ons model biedt een nieuw raamwerk om te begrijpen hoe temperatuur het leven beïnvloedt", aldus Toner. "Wij geloven dat dit raamwerk nuttig zal zijn voor wetenschappers die een breed scala aan biologische processen bestuderen."