Kad život započne, započinje ludi vihor. Ovo nije poezija ili filozofija. Ovo je nauka.
Jednom kada je jaje oplođeno, milijarde proteina prelijevaju se po njegovoj površini, oslobađajući vrtoglavu kaskadu uskovitlanih uzoraka. Ti spiralni lukovi su temeljni dio novonastale ćelijske diobe.
“Jaje je ogromna ćelija i ti proteini moraju zajedno raditi kako bi pronašli svoj centar tako da ćelija mnogo puta zna gdje se dijeli kako bi stvorila organizam”, kaže fizičar Nikta Fakhri s Massachusetts Institute of Technology.
“Bez ovih proteina koji stvaraju talase ne bi bilo stanične diobe.”
U novoj studiji, Fakhri i njegovi kolege istraživači ispitivali su kako izgledaju ti vrtložni talasi proučavajući njihove obrasce širenja na ćelijskim membranama jaja morskih zvijezda (Patiria miniata).
Pored razumijevanja biologije oocita morskih zvijezda, istraživači su željeli vidjeti kako se ti obrasci mogu uporediti sa sličnim pojavama valova u drugim vrstama sistema – primjerima onoga što fizičari nazivaju topološkim defektima.
Kao što istraživači objašnjavaju u članku, slične vrste turbulentnog ponašanja mogu se primijetiti i u fizičkoj i u biološkoj tvari. Na skalama koje se kreću od kosmoloških do beskonačno malih, od vrtložnih vrtloga u planetarnim atmosferama do bioelektričnih signala u srcu i mozgu.
Međutim, iako se sličnosti mogu pratiti, njihova priroda ostaje neistražena.
“Uprkos tako značajnom napretku u razumijevanju topoloških nedostataka i njihovih funkcionalnih posljedica, još uvijek nije jasno da li se statistički zakoni koji uređuju takve topološke strukture u klasičnim i kvantnim sistemima protežu i na živo biće”, objašnjavaju autori.
Spiralno mreškanje u oocitima morskih zvijezda. (MIT)
U svojim eksperimentima s morskim zvijezdama, tim je predstavio hormon koji oponaša početak oplodnje u oocitima, u kojem talasi koji signaliziraju protein nazvan Rho-GTP pulsiraju nekoliko minuta po membrani, a rezultati se prikazuju pod mikroskopom, zahvaljujući pomoći fluorescentnih boja. koji se pridružuju Rho-GTP.
Promjenom koncentracije hormonskog okidača, istraživači su mogli primijetiti mnoge vrtložne spirale koje se šire po cijeloj površini jajašca.
“Tako smo stvorili kaleidoskop različitih modela i pogledali njihovu dinamiku”, kaže Fakhri.
Istraživači kažu da nakon hvatanja i analize fazne brzine u talasnim strukturama, rudimenti života uočeni u ovim jajima morskih zvijezda nalikuju dinamici u bakterijskim turbulencijama i kvantnim sistemima Bose-Einsteinovih kondenzata.
Rezultati su predstavljeni u časopisu Physics Nature.
Izvori: Foto: MIT
