De eukaryote cel is de basiseenheid van dieren en planten. Door de microscoop, het ziet er zeer gestructureerd uit en is onderverdeeld in veel membraangebonden compartimenten. Elk compartiment heeft een specifieke functie, en het membraan wordt bevolkt door specifieke moleculen. Hoe bewaart de cel deze verbazingwekkende interne orde, en (bij afwezigheid van pathologieën) niet degraderen tot een vormeloze bundel moleculen? Een dergelijke afbraak wordt tegengegaan door een continu proces van moleculaire sortering waarbij vergelijkbare moleculen worden verzameld en naar de 'juiste' bestemmingen worden verzonden, vergelijkbaar met wat er gebeurt als een huis schoon en netjes wordt gehouden door dagelijkse klusjes. Het is nog steeds mysterieus, echter, hoe een levende cel deze taak kan volbrengen zonder dat een supervisor er leiding aan geeft.

In een recente Fysieke beoordelingsbrieven papier, een samenwerking van onderzoekers van Politecnico di Torino, Università di Turijn, Italiaans Instituut voor Genomische Geneeskunde—IIGM, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare-INFN, en Landau Instituut voor Theoretische Fysica (Moskou), veronderstelt dat dit proces van moleculaire sortering voortkomt uit de combinatie van twee spontane mechanismen. Het eerste mechanisme is de neiging van vergelijkbare moleculen om op membranen te aggregeren in de vorm van 'pleisters, ' of 'druppels, ' op dezelfde manier als waterdruppels vormen in een dampwolk die wordt afgekoeld. Het tweede mechanisme is de neiging van dergelijke druppeltjes om het membraan te buigen, wat leidt tot de vorming en verdere loslating van kleine blaasjes verrijkt met de moleculaire componenten van de oorspronkelijke druppeltjes. De verschillende membraancompartimenten van de eukaryote cel werken dus op dezelfde manier als de vaten en buizen van een natuurlijke distilleerder, of alambiek, die continu moleculaire componenten sorteert en omleidt naar de juiste bestemmingen.

In het gepubliceerde werk dit proces van moleculaire sortering wordt bestudeerd met wiskundige hulpmiddelen en computersimulaties, waaruit blijkt dat de neiging tot aggregatie de belangrijkste controleparameter van het proces is. Voor elke groep moleculen bestaat er een optimale waarde van deze parameter (niet te groot, niet te klein), zodanig dat het sorteerproces met de grootst mogelijke snelheid plaatsvindt. Werkelijk, enige neiging tot moleculaire aggregatie is nodig om het proces aan te sturen, maar wanneer de neiging tot samenvoeging te groot is, de moleculen 'bevriezen' in een groot aantal kleine druppeltjes die heel langzaam groeien, en het algehele sorteerproces vertraagt. Experimentele waarnemingen van dit distillatieproces in cellen geïsoleerd uit de bloedvaten van menselijke navelstrengen bevestigen dit theoretische beeld, en suggereren dat evolutie ertoe kan hebben geleid dat de cellen in het optimale parametergebied werken, waar het sorteerproces maximale efficiëntie bereikt.

Deze bevindingen zijn van bijzonder belang, aangezien de misregulatie van moleculaire sortering een kenmerk is van ernstige pathologieën, zoals kanker. De theoretische identificatie van de parameters die het proces sturen, is een belangrijke eerste stap naar een beter begrip van de oorsprong van dergelijke verstoringen en de ontwikkeling van therapieën.