Клетки человека оказались похожими по структуре на… нейтронные звезды

Клетки человека оказались похожими по структуре на… нейтронные звезды

Мы, люди, можем быть даже большей частью Вселенной, чем представляли. По данным исследования, опубликованного в журнале Physical Review C, нейтронные звезды и цитоплазмы клетки имеют нечто общее: структуры, которые напоминают многоэтажные гаражи. В 2014 году физик из области мягких конденсированных веществ Грег Хьюбер и его коллеги исследовали биофизику таких форм — спиралей, соединяющих равномерно распределенные листы — в эндоплазматической сети. Хьюбер и его коллеги назвали их рампами Терасаки в честь их первооткрывателя Марка Терасаки, клеточного биолога из Университета штата Коннектикут.

Хьюбер думал, что эти «парковочные гаражи» были уникальными для мягкого вещества (вроде внутренней части клеток), пока не наткнулся на работу физика-ядерщика Чарльза Горовитца из Университета штата Индиана. Используя компьютерное моделирование, Горовитц и его команда обнаружили такие же формы глубоко в коре нейтронных звезд.

Клетки человека оказались похожими по структуре на… нейтронные звезды

«Я позвонил Чаку и спросил, в курсе ли он, что мы видели такие структуры в клетках и придумали для них модель», говорит Хьюбер, заместитель директора Института теоретической физики Кавли при Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. «Для него это было новостью, так что я понял, что у нас может получиться плодотворное сотрудничество».

В результате совместной работы, как отмечено в Physical Review C, они исследовали отношения между двумя совершенно разными моделями вещества.

У физиков-ядерщиков есть весьма точная терминология для всего класса фигур, которые они наблюдают в своих компьютерных моделях нейтронных звезд: ядерная паста. В нее входят трубки (спагетти) и параллельные листы (лазанья), соединенные спиральными формами, напоминающими рампы Терасаки.

«Они наблюдают формы, которые мы видим в клетке», объясняет Хьюбер. «Мы видим трубчатую сеть, мы видим параллельные листы. Мы видим листы, соединенные между собой топологическими дефектами, которые мы называем рампами Терасаки. Поэтому параллели очень глубокие».

Тем не менее физика у них разная. Обычно вещество характеризуется своей фазой, состоянием, которое зависит от термодинамических переменных: плотности (или объема), температуры и давления — факторов, которые значительно отличаются на ядерном и внутриклеточном уровнях.

«Для нейтронных звезд, сильные ядерные и электромагнитные силы создают квантово-механическую проблему, — объясняет Хьюбер. — В недрах клетки, силы, удерживающие вместе мембраны, принципиально энтропийные и имеют отношение к минимизации общей свободной энергии системы. На первый взгляд, это совершенно разные вещи».

Другим отличием является масштаб. В ядерном случае эти структуры основаны на нуклонах, таких как протоны и нейтроны, и эти строительные блоки измеряются фемтометрами (10-15). В случае внутриклеточных мембран длина шкалы измеряется нанометрами (10-9). Разница между ними довольно большая (10-6), но при этом у них дни и те же формы.

«Это значит, что есть что-то глубже, чем мы понимаем, в том, как смоделировать ядерную систему», говорит Хьюбер. «Когда у вас плотное собрание протонов и нейтронов, как на поверхности нейтронной звезды, сильное ядерное взаимодействие и электромагнитные силы совместно подсовывают вам такие фазы вещества, которые вы не сможете предсказать, глядя на небольшие собрания нейтронов и протонов».

Сходство структур взбудоражило физиков-теоретиков и физиков-ядерщиков. Мартин Сэвидж, например, наткнулся на графики из новой работы на arXiv и очень заинтересовался. «То, что подобное состояние вещества возникает в биологических системах, меня очень удивило», говорит Сэвидж, профессор Вашингтонского университета. «В этом определенно что-то есть». Кроме того, сходство это еще и весьма загадочное. Это только начало.

Клетки человека оказались похожими по структуре на… нейтронные звезды Илья Хель

0 не понравилось

03-11-2016 22:00 | просмотров 350 |

Прямая ссылка:
BB-code ссылка:
HTML ссылка:
Понравилась статья? ПОДЕЛИСЬ в соц. сетях!
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Похожие новости

Физики открыли новое электронное состояние вещества

Группа физиков из США и Израиля обнаружила новое состояние вещества, которое характеризуется необычным упорядочением электронов. «Открытие этого состояния было совершенно неожиданным и не основанным

Есть ли связь между темной материей и черными дырами?

Одной из величайших загадок современной науки является темная материя. Если вы не знакомы с этой темой, темная материя и темная энергия представляют собой две «недостающих части» нашей Вселенной. Они

Ученые изменили T-клетки с помощью генетической методики CRISPR

Впервые ученые модифицировали гены в Т-клетках, используя CRISPR — особый фермент, который может редактировать ДНК. Они надеются, что изменяя Т-клетки, имеющие решающее значение для иммунной системы,

Когда звезды совсем погаснут?

Сколько времени нужно звездам, чтобы остыть после того, как они исчерпают свое ядерное топливо? Когда появятся какие-нибудь «черные» карлики? Существуют ли они сегодня? Эти вопросы хотя бы раз в

Спустя сто лет теория гравитации Эйнштейна стала важнейшим делом физиков

Немногие люди в этом мире хорошо ее понимают, но общая теория относительности принесла Эйнштейну славу и звание человека века по версии журнала Time. На конференции струнных теоретиков в Бангалоре на

Квантовой запутанности отвели большую роль в образовании пространства-време ...

Группа физиков и математик сделали значительный шаг в сторону объединения общей теории относительности и квантовой механики, объясняя, как пространство-время вытекает из квантовой запутанности в
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.