Recente studies hebben aangetoond dat in cellen van zowel gist als bacteriën, de diffusiesnelheden van RNA-eiwitten - complexe moleculen die belangrijke informatie door de cel overbrengen - zijn verdeeld in karakteristieke exponentiële patronen. Zoals het blijkt, deze patronen vertonen de hoogst mogelijke mate van wanorde, of 'entropie', van alle mogelijke diffusieprocessen in de cel.

In nieuw onderzoek gepubliceerd in Europees fysiek tijdschrift B , Yuichi Itto van het Aichi Institute of Technology in Japan onderzoekt dit gedrag verder door in te zoomen om lokale fluctuaties in de diffusiesnelheden van RNA-eiwitten te bestuderen. Door deze kleinschalige diffusiesnelheden te associëren met in de tijd variërende waarden voor entropie, hij vindt dat de snelheden van verandering van entropie in bepaalde tijdsintervallen groter zijn in gebieden met hogere RNA-diffusiesnelheden.

Itto's werk levert nieuwe inzichten op in de complexe biochemische processen die zich in cellen afspelen. Dit werk zou onderzoekers in staat kunnen stellen strengere wiskundige beperkingen op te leggen aan de manier waarop ze functioneren. Hij laat ook zien dat de diffuse dynamiek van RNA analoog is aan thermodynamisch gedrag in grotere systemen. Zijn berekeningen impliceren dat de verschillen in in de tijd variërende entropie in verschillende delen van een cel direct vergelijkbaar zijn met de in de tijd variërende verschillen in temperatuur als gevolg van de warmtestroom door thermische systemen. Itto leidde dit gedrag af met behulp van een reeks wiskundige vergelijkingen. Deze relateren RNA-diffusiesnelheden op kleine schaal met hun daaropvolgende diffusie-variërende entropiesnelheden.

Dankzij deze aanpak hij heeft nu met succes de karakteristieke exponentiële patronen van RNA-diffusiesnelheden afgeleid, beginnend met elementaire wiskunde. Voor de eerste keer, zijn bevindingen ondersteunen eerdere waarnemingen dat binnen gist- en bacteriecellen, RNA-diffusie vertegenwoordigt de maximaal mogelijke distributie van entropie.