¿Cuál es el significado de ‘La vida en un número bajo de Reynolds’?

“Life at Low Reynolds Number” es un maravilloso artículo / charla de EM Purcell, sobre los fenómenos contraintuitivos que ocurren en un número bajo de Reynolds.

Puedes leerlo aquí: http://www.biotec.tu-dresden.de/…

En términos generales, el número de Reynolds compara los efectos de la inercia y la viscosidad en un fluido. Puede escribirlo en términos de una escala de longitud característica [matemática] d [/ matemática], una viscosidad (cinemática) [matemática] \ nu [/ matemática] y una velocidad característica [matemática] v [/ matemática]:
[matemáticas] \ displaystyle {Re = \ frac {vd} {\ nu}} [/ matemáticas]
Un número bajo de Reynolds significa que el fluido es muy lento * o viscoso, o que el objeto en cuestión que se mueve en el fluido es muy pequeño. (Más aquí: ¿Cuál es el número de Reynolds?)

El artículo de Purcell se centra en la tercera cosa, y da algunos razonamientos sobre por qué las bacterias y los organismos de tamaño similar tienen forma y se mueven de la manera en que lo hacen. Una de las primeras cosas que observa es que a baja Re, la inercia casi no juega ningún papel en el movimiento, por lo que los movimientos de natación completamente reversibles no lo llevan a ninguna parte (teorema de festón). Esto proporciona una idea de por qué las bacterias tienden a girar sus flagelos como sacacorchos para nadar, en lugar de aletearlos como abanicos.

* Para un objeto del tamaño de una persona en el agua, debe moverse alrededor de 1 cm / min para llegar a [matemáticas] Re \ aprox 1 [/ matemáticas], por lo que a veces lento significa muy lento.

La respuesta de Vipuls es excelente, por lo que intentaré agregar mi perspectiva a la mezcla solo para ayudar si puedo.

El número de Reynolds se usa para medir la laminaridad de un flujo de fluido. Cuanto menor es el número, más laminar es el flujo y los números más altos significan más turbulencia.

Pero para comprender el concepto de vida en un número bajo de reynolds, necesitamos más intuición. El número de Reynolds es, por definición, una relación de fuerzas viscosas a fuerzas de inercia (escalado para hacerlo adimensional, para ser precisos). Cuando vimos que un fluido tiene un bajo número de Reynolds, significa que la viscosidad del fluido tiene un impacto mayor que la inercia (densidad) del fluido.

Para aclararlo desde una perspectiva biológica, imagine que una proteína pequeña, por ejemplo, un represor está unido a un sitio de ADN (promotor). La ARN polimerasa, que es mucho más grande, generalmente corre a lo largo del escaneo de ADN para que los promotores se unan. Cuando se trata de este promotor, imagina intuitivamente que, siendo mucho más grande que el represor, debería dejarlo de lado (como un tren deja de lado un automóvil en un cruce de ferrocarril). Pero no lo hace. Esto se debe a las fuerzas viscosas (que son básicamente un ejemplo de fuerzas intermoleculares), en este caso las interacciones entre el represor y el ADN.

Comprender esto es un gran desafío, como puedes imaginar, ya que no es intuitivo en comparación con el mundo en la escala en que lo vemos. La idea en sí es muy poderosa y las implicaciones casi infinitas. Por ejemplo, considere que una función particular de una proteína, digamos que la polimerasa nuevamente está siendo examinada. Sabíamos que la función generalmente es realizada por una subunidad central o dos, pero hay muchas más subunidades auxiliares, algunas de las cuales conocemos funciones y otras que aún no entendemos bien. Ahora, tratar de atribuir evolutivamente la razón a las subunidades adicionales elimina todas las no específicas, como simplemente aumentar el tamaño. Ahora, sabe que las subunidades adicionales tienen que tener efectos específicos sobre la fuerza de unión de la polimerasa, directa o indirectamente. Esto cambia su perspectiva en muchos escenarios de manera similar. Espero que esto tenga un sentido intuitivo en cuanto a la importancia de la idea.

El número de Reynold se usa para describir el flujo de cualquier fluido.

Cuanto más bajo es el valor del número de reynold, más suave es el flujo de fluido.

Entonces, la vida con un número bajo de reynold implica que “la vida está funcionando sin problemas”.