My lidé můžeme být ještě více vesmíru, než jsme si mysleli. Podle studie zveřejněné v časopise Physical Review C mají neutronové hvězdy a buněčná cytoplazma něco společného: struktury, které se podobají víceposchoďovým garážím. V roce 2014 fyzik měkkých kondenzovaných látek Greg Huber a jeho kolegové zkoumali biofyziku těchto tvarů - spirály spojující rovnoměrně rozložené listy - v endoplazmatickém retikulu. Huber a jeho kolegové je pojmenovali Terasaki Ramps po objeviteli Markovi Terasaki, buněčnému biologovi na University of Connecticut.
Huber si myslel, že tyto „parkovací garáže“jsou pro měkké hmoty jedinečné (jako uvnitř buněk), dokud nenarazil na práci jaderného fyzika Charlese Horowitze z Indiana State University. Horowitz a jeho tým pomocí počítačových simulací našli podobné tvary hluboko v kůži neutronových hvězd.
"Zavolal jsem Chuckovi a zeptal jsem se, jestli si byl vědom toho, že jsme viděli takové struktury v buňkách, a přišel s jejich modelem," říká Huber, zástupce ředitele Institutu Kavli pro teoretickou fyziku na Kalifornské univerzitě v Santa Barbara. "To pro něj byla zpráva, tak jsem si uvědomil, že bychom mohli mít plodnou spolupráci."
V důsledku jejich společné práce, jak je uvedeno v Fyzickém přehledu C, zkoumali vztah mezi dvěma zcela odlišnými modely hmoty.
Jaderní fyzici mají velmi přesnou terminologii pro celou třídu postav, které pozorují ve svých počítačových modelech neutronových hvězd: jaderná pasta. Skládá se z trubek (špagety) a rovnoběžných listů (lasagne), spojených spirálovitými tvary připomínajícími rasy Terasaki.
"Sledují tvary, které vidíme v cele," vysvětluje Huber. "Vidíme trubkovitou síť, vidíme rovnoběžné listy." Vidíme listy propojené topologickými defekty, které nazýváme rampami Terasaki. Proto jsou paralely velmi hluboké. “
Propagační video:
Jejich fyzika se však liší. Látka se obvykle vyznačuje fází, stavem, který závisí na termodynamických proměnných: hustota (nebo objem), teplota a tlak - faktory, které se významně liší na jaderné a intracelulární úrovni.
„Pro neutronové hvězdy představují silné jaderné a elektromagnetické síly kvantový mechanický problém,“vysvětluje Huber. - Ve vnitřku buňky jsou síly, které drží membrány pohromadě, entropické a souvisejí s minimalizací celkové volné energie systému. Na první pohled jsou to úplně jiné věci. “
Další rozdíl je měřítko. V jaderném případě jsou tyto struktury založeny na nukleonech, jako jsou protony a neutrony, a tyto stavební bloky se měří femtometry (10-15). V případě intracelulárních membrán se měří délka měřítka v nanometrech (10-9). Rozdíl mezi nimi je poměrně velký (10-6), ale zároveň mají dny a stejné formy.
"To znamená, že je něco hlubšího, než jsme pochopili, jak modelovat jaderný systém," říká Huber. "Když máte hustou sbírku protonů a neutronů, jako na povrchu neutronové hvězdy, spojí se silné jaderné síly a elektromagnetické síly, aby vás posunuly do fází hmoty, kterou nemůžete předvídat pohledem na malé sbírky neutronů a protonů."
Podobnost struktur vzrušovala teoretické fyziky a jaderné fyziky. Například Martin Savage narazil na grafy z nového díla na arXiv a začal se velmi zajímat. "Byl jsem velmi překvapen, že k takovému stavu hmoty dochází v biologických systémech," říká Savage, profesor na University of Washington. "O tom rozhodně něco je." Kromě toho je podobnost také velmi tajemná. To je jen začátek.
ILYA KHEL