Ko se življenje začne, se začne nora vihra. To ni poezija ali filozofija. To je znanost.
Ko je jajčece oplojeno, se na njegovo površino razlije milijarde beljakovin, ki sprostijo vrtoglavo kaskado vrtinčastih vzorcev. Ti spiralni loki so temeljni del nastajajoče delitve celic.
“Jajčece je ogromna celica in te beljakovine morajo skupaj najti svoj center, tako da celica ve, kje se lahko večkrat razdeli, da tvori organizem,” pravi fizika Nikta Fakhri z Massachusetts Institute of Technology.
“Brez teh beljakovin, ki ustvarjajo valove, ne bi bilo delitve celic.”
V novi študiji so Fakhri in njegovi kolegi raziskovalci preučili, kako izgledajo ti vrtinčni valovi, s preučevanjem njihovih vzorcev razmnoževanja na celičnih membranah jajc morskih zvezd (Patiria miniata).
Raziskovalci so poleg razumevanja biologije oocitov morskih zvezd želeli ugotoviti, kako se lahko ti vzorci primerjajo s podobnimi valovnimi pojavi v drugih vrstah sistemov – primeri tega, kar fiziki imenujejo topološke napake.
Kot pojasnjujejo raziskovalci v članku, lahko podobne vrste turbulentnega vedenja opazimo tako v fizični kot biološki snovi. Na lestvicah, ki segajo od kozmoloških do neskončno majhnih, od vrtinčanih vrtincev v planetarnih ozračjih do bioelektričnih signalov v srcu in možganih.
Čeprav je podobnosti mogoče zaslediti, njihova narava ostaja neraziskana.
“Kljub tako pomembnemu napredku pri razumevanju topoloških napak in njihovih funkcionalnih posledic še ni jasno, ali se statistični zakoni, ki urejajo takšne topološke strukture v klasičnih in kvantnih sistemih, razširijo na živo bitje,” pojasnjujejo avtorji.
Spiralno valovanje v oocitih morskih zvezd. (MIT)
V svojih poskusih z morskimi zvezdami je ekipa razkrila hormon, ki posnema začetek oploditve v jajčnih celicah, pri katerem valovi, ki signalizirajo protein, imenovan Rho-GTP, pulzirajo čez membrano nekaj minut naenkrat, rezultati pa so prikazani pod mikroskopom zahvaljujoč fluorescentnim barvilom. ki se pridružijo Rho-GTP.
S spreminjanjem koncentracije hormonskega sprožilca so raziskovalci lahko opazili številne vrtinčene spirale, ki se širijo po celotni površini jajčeca.
“Tako smo ustvarili kalejdoskop različnih modelov in si ogledali njihovo dinamiko,” pravi Fakhri.
Raziskovalci pravijo, da so po zajemanju in analizi fazne hitrosti v valovnih strukturah rudimenti življenja, opaženi v teh jajcih morskih zvezd, podobni dinamiki v bakterijskih turbulencah in kvantnih sistemih Bose-Einsteinovih kondenzatov.
Rezultati so predstavljeni v reviji Physics Nature.
Viri: Foto: MIT
