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Uma equipe da Universidade de Tóquio combinou a teoria econômica com a biologia para entender como os sistemas naturais respondem às mudanças. Os pesquisadores notaram uma semelhança entre o comportamento de compra dos consumidores e o comportamento dos sistemas metabólicos, que convertem alimentos em energia em nossos corpos. A equipe se concentrou em prever como diferentes sistemas metabólicos poderiam responder às mudanças ambientais usando uma ferramenta econômica chamada equação de Slutsky. Seus cálculos indicaram que sistemas metabólicos muito diferentes realmente compartilham propriedades universais anteriormente desconhecidas e podem ser compreendidos usando ferramentas de outros campos acadêmicos. Os processos metabólicos são usados no desenvolvimento de medicamentos, bioengenharia, produção de alimentos e outras indústrias, portanto, ser capaz de prever como esses sistemas responderão às mudanças pode oferecer muitos benefícios.
De onde você tira sua energia? Talvez uma longa noite de sono, ou um bom café da manhã e algum exercício? Todas essas atividades podem ajudar, pois apoiam um metabolismo saudável, os processos químicos pelos quais nossos corpos convertem alimentos e bebidas em energia. Compreender como as reações metabólicas individuais se comportam e prever como elas podem mudar em diferentes circunstâncias é um grande desafio. Existem milhares de reações diferentes que nos permitem mover, pensar, crescer – em suma, viver. Nos últimos anos, tornou-se possível prever algumas reações por meio de simulações numéricas, mas isso requer grandes quantidades de dados. No entanto, pesquisadores da Universidade de Tóquio derivaram propriedades universais anteriormente desconhecidas de sistemas metabólicos aplicando a teoria microeconômica a seus dados.
“Até esta pesquisa, pensávamos que os sistemas metabólicos variavam tanto entre as espécies e tipos de células que não havia propriedades comuns entre eles”, explicou o professor assistente Tetsuhiro Hatakeyama, da Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências. “No entanto, ficamos muito empolgados em demonstrar que todos os sistemas metabólicos têm propriedades universais e que essas propriedades podem ser expressas por leis muito simples”. métodos. Também pode ser aplicado de forma eficaz se você está tentando entender o comportamento de todos os processos metabólicos em uma célula ou se concentrando em apenas uma parte – digamos, por exemplo, quanto oxigênio está usando.
Hatakeyama, um biofísico, estava olhando alguns diagramas do sistema metabólico quando notou uma notável semelhança com os diagramas usados na economia. Essa percepção o inspirou a tentar uma abordagem interdisciplinar e aplicar a teoria econômica, que ele havia estudado brevemente, à sua pesquisa em biologia. Junto com o co-autor Jumpei Yamagishi, um estudante de pós-graduação no mesmo laboratório, ele decidiu explorar como os consumidores e as células otimizam seus “gastos” para maximizar o ganho: enquanto nós, como consumidores, gastamos dinheiro, as células “gastamos” nutrientes. Eles raciocinaram que, se houvesse semelhanças dessa maneira, talvez as mesmas teorias usadas para identificar padrões no comportamento do consumidor em situações financeiras em mudança também pudessem identificar padrões no comportamento metabólico celular em ambientes em mudança.
Mais especificamente, os pesquisadores se concentraram na equação de Slutsky, usada para entender as mudanças na demanda do consumidor. Em particular, é usado para entender os chamados bens de Giffen, que contraintuitivamente aumentam a demanda quando o preço aumenta e diminuem a demanda quando o preço diminui. Segundo Hatakeyama, isso é semelhante ao comportamento metabólico celular em resposta a um distúrbio. Por exemplo, a demanda respiratória (os bens de Giffen neste caso) nas células cancerígenas sobe, contra-intuitivamente, com o aumento da dosagem do medicamento (o “preço”), embora isso não seja benéfico para a taxa de crescimento do câncer. O resultado foi que a equipe descobriu uma lei universal sobre como os sistemas metabólicos respondem às mudanças.
Um dos principais benefícios dessa lei é que ela pode ser usada para entender sistemas metabólicos sobre os quais poucos detalhes são conhecidos. “Distúrbios nos sistemas metabólicos levam a uma variedade de doenças, e nossa pesquisa pode ser usada para propor novas estratégias de tratamento para doenças para as quais os tratamentos não são totalmente compreendidos”, disse Hatakeyama. “Além disso, muitos alimentos e remédios são feitos a partir dos sistemas metabólicos dos organismos. Aplicando a equação simples encontrada neste estudo, podemos saber como aumentar a produção de produtos feitos com esses sistemas.” Hatakeyama espera que, por meio de mais pesquisas interdisciplinares, mais leis universais possam ser descobertas, o que levará a uma variedade de aplicações úteis.
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