Meie, inimesed, võime olla isegi rohkem universumist, kui me ette kujutasime. Ajakirjas Physical Review C avaldatud uuringu kohaselt on neutronitähtedel ja raku tsütoplasmal midagi ühist: struktuurid, mis sarnanevad mitmekorruselistele garaažidele. 2014. aastal uurisid pehme kondenseerunud aine füüsik Greg Huber ja tema kolleegid nende kujude biofüüsikat - ühtlaselt paigutatud lehed ühendavaid spiraale - endoplasmaatilises retikulus. Huber ja tema kolleegid nimetasid nad Terasaki rampideks nende avastaja, Connecticuti ülikooli rakubioloogi Mark Terasaki järgi.
Huber arvas, et need "parklad" on ainulaadsed pehmete ainete suhtes (nagu näiteks rakkude sisemus), kuni ta komistas Indiana osariigi ülikooli tuumafüüsiku Charles Horowitzi tööle. Kasutades arvutisimulatsioone, leidsid Horowitz ja tema meeskond sarnased kujud sügaval neutronitähtede koorikus.
"Helistasin Chuckile ja küsisin, kas ta oli teadlik, et nägime rakus selliseid struktuure, ja tuli nende jaoks välja mudel," räägib Huber, Santa Barbara California ülikooli teoreetilise füüsika instituudi direktori asetäitja. "See oli talle uudis, nii et sain aru, et meil võiks olla viljakas koostöö."
Nagu uurimuses Physical Review C märgiti, uurisid nad koos tehtud töö tulemusena kahe täiesti erineva mateeria mudeli suhet.
Tuumafüüsikutel on väga täpne terminoloogia kogu figuuride klassi jaoks, mida nad neutrontähtede arvutimudelites jälgivad: tuumapasta. See koosneb torudest (spagetid) ja paralleelsetest lehtedest (lasanje), mis on ühendatud spiraalkujudega, mis meenutavad Terasaki kaldteid.
"Nad jälgivad kujusid, mida me rakus näeme," selgitab Huber. “Me näeme torukujulist võrku, näeme paralleelseid lehti. Näeme lehti, mis on omavahel ühendatud topoloogiliste defektidega, mida me kutsume Terasaki kaldteedeks. Seetõttu on paralleelid väga sügavad."
Reklaamvideo:
Sellegipoolest on nende füüsika erinev. Tavaliselt iseloomustab ainet selle faas, olek, mis sõltub termodünaamilistest muutujatest: tihedus (või ruumala), temperatuur ja rõhk - tegurid, mis erinevad tuuma- ja rakusiseselt märkimisväärselt.
"Neutronitähtede jaoks tekitavad tugevad tuuma- ja elektromagnetilised jõud kvantmehaanilisi probleeme," selgitab Huber. - Raku sisemuses on membraane koos hoidvad jõud põhimõtteliselt entroopilised ja seotud süsteemi kogu vaba energia minimeerimisega. Esmapilgul on need täiesti erinevad asjad."
Teine erinevus on skaala. Tuumajuhtumi puhul põhinevad need struktuurid nukleonidel nagu prootonid ja neutronid ning neid ehitusplokke mõõdetakse femtomeetritega (10-15). Rakusiseste membraanide korral mõõdetakse skaala pikkust nanomeetrites (10–9). Erinevus nende vahel on üsna suur (10–6), kuid samal ajal on neil päevi ja samu vorme.
"See tähendab, et tuumasüsteemi modelleerimisel on midagi sügavamat, kui me aru saame," ütleb Huber. "Kui teil on tihe prootonite ja neutronite kollektsioon, näiteks neutronitähe pinnal, ühendavad tugevad tuumajõud ja elektromagnetilised jõud, et libistada teid ainefaasidesse, mida te ei saa ennustada, vaadates väikeseid neutronite ja prootonite kogumeid."
Struktuuride sarnasus erutas teoreetilisi füüsikuid ja tuumafüüsikuid. Näiteks Martin Savage komistas arXiviga seotud uue teose edetabelite juurde ja tundis suurt huvi. "Olin väga üllatunud, et bioloogilistes süsteemides toimub selline olek," ütleb Washingtoni ülikooli professor Savage. "Selles on kindlasti midagi." Lisaks on sarnasus ka väga salapärane. See on alles algus.
ILYA KHEL
