Noi, oamenii, putem fi chiar mai mult din univers decât ne-am imaginat. Potrivit unui studiu publicat în revista Physical Review C, stelele cu neutroni și citoplasma celulară au ceva în comun: structuri care seamănă cu garaje cu mai multe etaje. În 2014, fizicianul cu materiale moi condensate, Greg Huber și colegii săi, au investigat biofizica acestor forme - spirale care leagă foi separate distanțate - în reticulul endoplasmatic. Huber și colegii săi i-au numit Terasaki Ramps după descoperitorul lor Mark Terasaki, biolog celular la Universitatea din Connecticut.
Huber a crezut că aceste „garaje de parcare” sunt unice materiei moi (precum interiorul celulelor) până când s-a împiedicat de munca fizicianului nuclear Charles Horowitz de la Indiana State University. Folosind simulări computerizate, Horowitz și echipa sa au găsit forme similare adânc în scoarța stelelor cu neutroni.
„L-am sunat pe Chuck și l-am întrebat dacă era conștient că am văzut astfel de structuri în celule și am venit cu un model pentru acestea”, spune Huber, director adjunct al Institutului de Fizică Teoretică Kavli de la Universitatea din California, Santa Barbara. "A fost o veste pentru el, asa ca am realizat ca putem avea o cooperare fructuoasa."
În urma muncii lor de colaborare, după cum s-a menționat în Physical Review C, au investigat relația dintre două modele complet diferite ale materiei.
Fizicienii nucleari au o terminologie foarte precisă pentru întreaga clasă de figuri pe care o observă în computerul lor modele de stele neutronice: pasta nucleară. Este format din tuburi (spaghete) și foi paralele (lasagne), conectate prin forme în spirală care amintesc de rampe Terasaki.
„Observă formele pe care le vedem în celulă”, explică Huber. „Vedem o rețea tubulară, vedem foi paralele. Vedem foi interconectate de defecte topologice, pe care le numim rampe Terasaki. Prin urmare, paralelele sunt foarte profunde.
Video promotional:
Cu toate acestea, fizica lor este diferită. De obicei, o substanță este caracterizată prin faza sa, o stare care depinde de variabilele termodinamice: densitatea (sau volumul), temperatura și presiunea - factori care diferă semnificativ la nivel nuclear și intracelular.
„Pentru stelele cu neutroni, forțele nucleare și electromagnetice puternice reprezintă o problemă mecanică cuantică”, explică Huber. - În interiorul celulei, forțele care țin membranele împreună sunt fundamental entropice și sunt legate de minimizarea energiei libere totale a sistemului. La prima vedere, acestea sunt lucruri complet diferite.
O altă diferență este scara. În cazul nuclear, aceste structuri se bazează pe nucleoni precum protoni și neutroni, iar aceste blocuri sunt măsurate cu femtometre (10-15). În cazul membranelor intracelulare, lungimea scării este măsurată în nanometre (10-9). Diferența dintre ele este destul de mare (10-6), dar în același timp au zile și aceleași forme.
"Acest lucru înseamnă că există ceva mai profund decât am înțeles despre modul de modelare a unui sistem nuclear", spune Huber. "Când aveți o colecție densă de protoni și neutroni, ca la suprafața unei stele neutronice, forțele nucleare puternice și forțele electromagnetice se combină pentru a vă strecura în faze de materie pe care nu le puteți prezice, uitându-vă la mici colecții de neutroni și protoni."
Asemănarea structurilor i-a emoționat pe fizicienii teoretici și pe cei fizici nucleari. Martin Savage, de exemplu, s-a dat peste topuri dintr-o nouă lucrare de pe arXiv și a devenit foarte interesat. „Am fost foarte surprins că o astfel de stare a materiei apare în sistemele biologice”, spune Savage, profesor la Universitatea din Washington. „Cu siguranță, există ceva despre asta”. În plus, asemănarea este, de asemenea, foarte misterioasă. Acesta este doar începutul.
ILYA KHEL
