Mēs, cilvēki, varam būt pat vairāk no Visuma, nekā mēs iedomājāmies. Saskaņā ar pētījumu, kas publicēts žurnālā Physical Review C, neitronu zvaigznēm un šūnu citoplazmai ir kaut kas kopīgs: struktūras, kas atgādina daudzstāvu garāžas. 2014. gadā mīksto kondensēto vielu fiziķis Gregs Hūbers un kolēģi izpētīja šo formu biofiziku - spirāles, kas savieno vienmērīgi izvietotas loksnes - endoplazmatiskajā retikulumā. Huber un viņa kolēģi nosauca tos par Terasaki Ramps pēc viņu atklājēja Marka Terasaki, šūnu biologa Konektikutas universitātē.
Hūbers domāja, ka šīs "autostāvvietas" ir unikālas mīkstajām vielām (piemēram, šūnu iekšpusē), līdz viņš paklupa Indiānas štata universitātes kodolfiziķa Čārlza Horovica darbā. Izmantojot datorsimulācijas, Horowitz un viņa komanda atrada līdzīgas formas dziļi neitronu zvaigžņu garozā.
“Es piezvanīju Čakam un jautāju, vai viņš zina, ka mēs šūnās redzam šādas struktūras, un nāca klajā ar to modeli,” saka Hūbers, Kalifornijas Universitātes Kavli Teorētiskās fizikas institūta direktora vietnieks, Santa Barbara. "Viņam tas bija jaunums, tāpēc es sapratu, ka mums varētu būt rezultatīva sadarbība."
Saistītā darba rezultātā, kā norādīts Fiziskajā pārskatā C, viņi izpētīja attiecības starp diviem pilnīgi atšķirīgiem matērijas modeļiem.
Kodolfizikiem ir ļoti precīza terminoloģija visai figūru klasei, kuru viņi novēro neitronu zvaigznīšu datormodelos: kodolpasta. Tas sastāv no caurulēm (spageti) un paralēlām loksnēm (lazanja), kuras savieno spirālveida formas, kas atgādina Terasaki rampas.
“Viņi novēro formas, kuras mēs redzam kamerā,” skaidro Hūbers. “Mēs redzam cauruļveida tīklu, mēs redzam paralēlas loksnes. Mēs redzam loksnes, kas savstarpēji savienotas ar topoloģiskiem defektiem, ko mēs saucam par Terasaki rampām. Tāpēc paralēles ir ļoti dziļas."
Reklāmas video:
Neskatoties uz to, viņu fizika ir atšķirīga. Parasti vielai raksturīga tās fāze, stāvoklis, kas atkarīgs no termodinamiskajiem mainīgajiem: blīvums (vai tilpums), temperatūra un spiediens - faktori, kas ievērojami atšķiras kodolieroču un intracelulārā līmenī.
“Neitronu zvaigznēm spēcīgi kodolieroču un elektromagnētiskie spēki rada kvantu mehāniskas problēmas,” skaidro Hūbers. - Šūnas iekšpusē spēki, kas satur membrānas, ir fundamentāli entropiski un ir saistīti ar sistēmas brīvās enerģijas samazināšanu līdz minimumam. No pirmā acu uzmetiena tās ir pilnīgi atšķirīgas lietas."
Vēl viena atšķirība ir mērogs. Kodolieroču gadījumā šo struktūru pamatā ir tādi nukleoni kā protoni un neitroni, un šos celtniecības blokus mēra ar femtometriem (10-15). Starpšūnu membrānu gadījumā skalas garumu mēra nanometros (10-9). Atšķirība starp tām ir diezgan liela (10-6), bet tajā pašā laikā viņiem ir dienas un vienādas formas.
"Tas nozīmē, ka ir kaut kas dziļāks, nekā mēs saprotam, kā modelēt kodolsistēmu," saka Hūbers. "Kad jums ir blīva protonu un neitronu kolekcija, piemēram, uz neitronu zvaigznes virsmas, spēcīgi kodolieroču un elektromagnētiskie spēki apvienojas, lai jūs slīdētu matērijas fāzēs, kuras jūs nevarat paredzēt, apskatot nelielas neitronu un protonu kolekcijas."
Struktūru līdzība aizrauj teorētiskos fiziķus un kodolfizikus. Piemēram, Martins Savage klupināja diagrammas no jauna darba arXiv un kļuva ļoti ieinteresēts. “Es biju ļoti pārsteigts, ka šāds matērijas stāvoklis notiek bioloģiskajās sistēmās,” saka Vašingtonas universitātes profesors Savage. "Tajā noteikti ir kaut kas." Turklāt līdzība ir arī ļoti noslēpumaina. Šis ir tikai sākums.
ILYA KHEL