Когато животът започне, започва луд вихър. Това не е поезия или философия. Това е наука.
След като яйцеклетката бъде оплодена, милиарди протеини се разливат по повърхността, освобождавайки шеметна каскада от въртеливи шарки. Тези спирални дъги са основна част от зараждащото се клетъчно делене.
„Яйцето е огромна клетка и тези протеини трябва да работят заедно, за да намерят своя център, така че клетката да знае къде да се раздели много пъти, за да образува организъм“, казва физикът Никта Фахри от Масачузетския технологичен институт.
“Без тези вълнообразни протеини нямаше да има клетъчно делене.”
В ново проучване Фахри и колегите му изследователи изследват как изглеждат тези вихрови вълни, като изучават техните модели на разпространение върху клетъчните мембрани на яйца от морски звезди (Patiria miniata).
В допълнение към разбирането на биологията на ооцитите на морските звезди, изследователите искат да видят как тези модели могат да се сравняват с подобни вълнови явления в други видове системи – примери за това, което физиците наричат топологични дефекти.
Както обясняват изследователите в статията, подобни видове турбулентно поведение могат да се наблюдават както във физическата, така и в биологичната материя. На скали, които варират от космологични до безкрайно малки, от завихрящи се вихри в планетарните атмосфери до биоелектрични сигнали в сърцето и мозъка.
Въпреки че приликите могат да бъдат проследени, тяхната природа остава неизследвана.
„Въпреки такъв значителен напредък в разбирането на топологичните дефекти и техните функционални последици, все още не е ясно дали статистическите закони, уреждащи такива топологични структури в класическите и квантовите системи, се простират върху живо същество“, обясняват авторите.
Спирални вълнички в яйцеклетки от морски звезди. (MIT)
В експериментите си с морски звезди екипът разкри хормон, имитиращ началото на оплождането в ооцитите, при който вълни, сигнализиращи протеин, наречен Rho-GTP, пулсират през мембраната в продължение на няколко минути, а резултатите се показват под микроскоп благодарение на помощта на флуоресцентни багрила. които се присъединяват към Rho-GTP.
Чрез промяна на концентрацията на хормоналния тригер, изследователите са успели да наблюдават множество въртеливи спирали, разпространяващи се по цялата повърхност на яйцето.
„Така че ние създадохме калейдоскоп от различни модели и разгледахме тяхната динамика“, казва Фахри.
След улавяне и анализ на фазовата скорост във вълновите структури, казват изследователите, рудиментите на живот, наблюдавани в тези яйца на морски звезди, приличат на динамика в бактериалната турбулентност и квантовите системи на кондензатите на Бозе-Айнщайн.
Резултатите са представени в списанието Physics Nature.
Източници: Снимка: MIT
