Keď sa začne život, začne sa šialená smršť. To nie je poézia ani filozofia. Toto je veda.
Akonáhle je vajíčko oplodnené, miliardy bielkovín sa rozlejú po povrchu a uvoľnia závratnú kaskádu víriacich vzorov. Tieto špirálové oblúky sú základnou súčasťou rodiaceho sa bunkového delenia.
„Vajíčko je obrovská bunka a tieto proteíny musia spolupracovať, aby našli svoj stred, aby bunka vedela, kam sa opakovane deliť, aby vytvorili organizmus,“ hovorí fyzik Nikta Fakhri z Massachusetts Institute of Technology.
„Bez týchto proteínov vytvárajúcich vlny by nebolo bunkové delenie.“
V novej štúdii Fakhri a jeho kolegovia vedci skúmali, ako tieto vírivé vlny vyzerajú, štúdiom ich vzorcov šírenia na bunkových membránach vajec morských hviezd (Patiria miniata).
Okrem pochopenia biológie oocytov hviezdic sa vedci chceli dozvedieť, ako by sa tieto vzorce mohli porovnať s podobnými vlnovými javmi v iných typoch systémov – príklady toho, čo fyzici nazývajú topologické defekty.
Ako vedci vysvetľujú v článku, podobné typy turbulentného správania možno pozorovať vo fyzickej aj biologickej hmote. Na škálach od kozmologických po nekonečne malé, od vírivých vírov v planetárnych atmosférach až po bioelektrické signály v srdci a mozgu.
Aj keď sa dajú vysledovať podobnosti, ich podstata zostáva nepreskúmaná.
„Napriek tak významnému pokroku v porozumení topologických defektov a ich funkčných dôsledkov zatiaľ nie je jasné, či sa štatistické zákony, ktoré riadia tieto topologické štruktúry v klasických a kvantových systémoch, rozširujú na živú bytosť,“ vysvetľujú autori.
Špirála sa vlní v oocytoch hviezdic. (MIT)
Pri svojich experimentoch s morskými hviezdicami tím odhalil hormón, ktorý napodobňuje nástup oplodnenia v oocytoch, v ktorom vlny signalizujúce proteín nazývaný Rho-GTP pulzujú cez membránu niekoľko minút po sebe a výsledky sú zobrazené pomocou mikroskopu vďaka fluorescenčným farbivám. ktoré sa pripájajú k Rho-GTP.
Vedci dokázali zmenou koncentrácie hormonálneho spúšťača pozorovať veľa vírivých špirál šíriacich sa po celom povrchu vajíčka.
“Takže sme vytvorili kaleidoskop rôznych modelov a pozreli sme sa na ich dynamiku,” hovorí Fakhri.
Vedci tvrdia, že po zachytení a analýze fázovej rýchlosti vo vlnových štruktúrach sa rudimenty života pozorované v týchto vajciach morských hviezd podobajú dynamike v bakteriálnych turbulenciách a kvantových systémoch Bose-Einsteinových kondenzátov.
Výsledky sú prezentované v časopise Physics Nature.
Zdroje: Foto: MIT
