Kun elämä alkaa, alkaa hullu pyörremyrsky. Tämä ei ole runoutta tai filosofiaa. Tämä on tiedettä.
Kun muna on hedelmöitetty, miljardit proteiinit valuvat sen pinnan yli, mikä vapauttaa pyörryttävien kuvioiden huimaavan kaskadin. Nämä spiraalikaaret ovat tärkeä osa syntyvän solun jakautumista.
“Muna on valtava solu, ja näiden proteiinien on toimittava yhdessä löytääkseen keskuksensa niin, että solu tietää, mihin jakautua toistuvasti organismin muodostamiseksi”, sanoo fyysikko Nikta Fakhri Massachusettsin teknillisestä instituutista.
“Ilman näitä aaltoja tuottavia proteiineja ei olisi solujakoa.”
Uudessa tutkimuksessa Fakhri ja hänen tutkijatoverinsa tutkivat miltä nämä pyörre-aallot näyttävät tutkimalla niiden etenemismalleja meritähtimunien (Patiria miniata) solukalvoilla.
Meritähden munasolujen biologian ymmärtämisen lisäksi tutkijat halusivat nähdä, kuinka nämä kuviot voisivat verrata vastaaviin aaltomuotoisiin ilmiöihin muun tyyppisissä järjestelmissä – esimerkkejä siitä, mitä fyysikot kutsuvat topologisiksi virheiksi.
Kuten tutkijat selittävät artikkelissa, samanlaista turbulenttia käyttäytymistä voidaan havaita sekä fyysisessä että biologisessa aineessa. Asteikoilla, jotka vaihtelevat kosmologisesta äärettömän pieneen, pyörteisistä pyörteistä planeetan ilmakehissä bioelektrisiin signaaleihin sydämessä ja aivoissa.
Vaikka yhtäläisyyksiä voidaan jäljittää, niiden luonnetta ei ole tutkittu.
“Huolimatta niin merkittävästä edistyksestä topologisten vikojen ja niiden toiminnallisten seurausten ymmärtämisessä, ei ole vielä selvää, ulottuvatko tällaisia topologisia rakenteita hallitsevat tilastolakit klassiseen ja kvanttijärjestelmään elävään olentoon”, kirjoittajat selittävät.
Kierre väreilee meritähden munasoluissa. (MIT)
Meritähtiä koskevissa kokeissaan ryhmä paljasti munasolujen hedelmöityksen alkua jäljittelevän hormonin, jossa Rho-GTP-proteiiniksi kutsutun aallon pulssi kalvon yli useita minuutteja kerrallaan, ja tulokset näytetään mikroskoopilla fluoresoivien värien avulla. jotka liittyvät Rho-GTP: hen.
Muuttamalla hormonaalisen laukaisun pitoisuutta tutkijat pystyivät havaitsemaan monia pyörteisiä spiraaleja, jotka leviävät munan koko pinnalle.
“Joten loimme kaleidoskoopin eri malleista ja tarkastelimme niiden dynamiikkaa”, Fakhri kertoo.
Siepattujen ja analysoitujen vaiheiden nopeuden aaltorakenteissa tutkijoiden mukaan näissä meritähden munissa havaitut elämän alkeisuudet muistuttavat dynamiikkaa bakteerien turbulenssissa ja Bose-Einstein-kondensaattien kvanttijärjestelmissä.
Tulokset on esitetty Physics Nature -lehdessä.
Lähteet: Kuva: MIT
