Клетки человека оказались похожими по структуре на… нейтронные звезды

8 983 просмотра
Об авторе

Рампы Терасаки

Мы, люди, можем быть даже большей частью Вселенной, чем представляли. По данным исследования, опубликованного в журнале Physical Review C, нейтронные звезды и цитоплазмы клетки имеют нечто общее: структуры, которые напоминают многоэтажные гаражи. В 2014 году физик из области мягких конденсированных веществ Грег Хьюбер и его коллеги исследовали биофизику таких форм — спиралей, соединяющих равномерно распределенные листы — в эндоплазматической сети. Хьюбер и его коллеги назвали их рампами Терасаки в честь их первооткрывателя Марка Терасаки, клеточного биолога из Университета штата Коннектикут.

Хьюбер думал, что эти «парковочные гаражи» были уникальными для мягкого вещества (вроде внутренней части клеток), пока не наткнулся на работу физика-ядерщика Чарльза Горовитца из Университета штата Индиана. Используя компьютерное моделирование, Горовитц и его команда обнаружили такие же формы глубоко в коре нейтронных звезд.

Структуры

«Я позвонил Чаку и спросил, в курсе ли он, что мы видели такие структуры в клетках и придумали для них модель», говорит Хьюбер, заместитель директора Института теоретической физики Кавли при Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. «Для него это было новостью, так что я понял, что у нас может получиться плодотворное сотрудничество».

В результате совместной работы, как отмечено в Physical Review C, они исследовали отношения между двумя совершенно разными моделями вещества.

У физиков-ядерщиков есть весьма точная терминология для всего класса фигур, которые они наблюдают в своих компьютерных моделях нейтронных звезд: ядерная паста. В нее входят трубки (спагетти) и параллельные листы (лазанья), соединенные спиральными формами, напоминающими рампы Терасаки.

«Они наблюдают формы, которые мы видим в клетке», объясняет Хьюбер. «Мы видим трубчатую сеть, мы видим параллельные листы. Мы видим листы, соединенные между собой топологическими дефектами, которые мы называем рампами Терасаки. Поэтому параллели очень глубокие».

Тем не менее физика у них разная. Обычно вещество характеризуется своей фазой, состоянием, которое зависит от термодинамических переменных: плотности (или объема), температуры и давления — факторов, которые значительно отличаются на ядерном и внутриклеточном уровнях.

«Для нейтронных звезд, сильные ядерные и электромагнитные силы создают квантово-механическую проблему, — объясняет Хьюбер. — В недрах клетки, силы, удерживающие вместе мембраны, принципиально энтропийные и имеют отношение к минимизации общей свободной энергии системы. На первый взгляд, это совершенно разные вещи».

Другим отличием является масштаб. В ядерном случае эти структуры основаны на нуклонах, таких как протоны и нейтроны, и эти строительные блоки измеряются фемтометрами (10-15). В случае внутриклеточных мембран длина шкалы измеряется нанометрами (10-9). Разница между ними довольно большая (10-6), но при этом у них дни и те же формы.

«Это значит, что есть что-то глубже, чем мы понимаем, в том, как смоделировать ядерную систему», говорит Хьюбер. «Когда у вас плотное собрание протонов и нейтронов, как на поверхности нейтронной звезды, сильное ядерное взаимодействие и электромагнитные силы совместно подсовывают вам такие фазы вещества, которые вы не сможете предсказать, глядя на небольшие собрания нейтронов и протонов».

Сходство структур взбудоражило физиков-теоретиков и физиков-ядерщиков. Мартин Сэвидж, например, наткнулся на графики из новой работы на arXiv и очень заинтересовался. «То, что подобное состояние вещества возникает в биологических системах, меня очень удивило», говорит Сэвидж, профессор Вашингтонского университета. «В этом определенно что-то есть». Кроме того, сходство это еще и весьма загадочное. Это только начало.

Клетки человека оказались похожими по структуре на… нейтронные звезды

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

20 комментариев

  1. Annatole

    Невероятно. Апельсины похожи на звезды. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. Palpy

    Для природы размер не имеет значения.

  3. taiga888

    Урра я Звезда)

  4. uran

    Смотрю я как-то в микроскоп, и вижу, как из клетки мне кто-то машет :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  5. Aldo

    Странное сравнение. Эндоплазматический ретикулум одна из тысяч формаций в клетке подобного уровня и каждая из них может быть на что-то похоже. Более того, все они на разных уровнях имеют разные структуры, а гистологически и функцонально так вообще создают вместе весьма замысловатые по форме вещи. И всего таких структур не счесть. Так что все эти идеи - это ни к чему. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  6. karsky

    Давно уже известна теория бесконечной вложенности материи, так называемая. Все больше и больше фактов, подтверждающих её обнаруживается. А что, если это все окажется правдой? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  7. trukhin

    В природе (физике) очень часто встречаются геометрические паттерны на разных микро-макро уровнях. Апельсины и звезды, как написали выше, - хороший пример. Везде есть как элементарные геометрические фигуры - сфера, шестиугольник, конус... так и более сложные - русла рек и прожилки на листьях. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  8. Borzzoff

    Человек - частица, механизм Вселенной. Планеты - частицы, механизмы Вселенной. Звезды - частицы, механизмы Вселенной. В человеке - Вселенная. Это даже не какая нибудь теория - это реальность. Вот только долго "рожали" эти исследования.

  9. Sam777

    Люди находят подобное в макромире и микромире потому, что эти понятия существуют только относительно них самих, как наблюдателей. Дело не в том, что показывает нам Вселенная, а в том кто ее наблюдает. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  10. Palpy

    А для чего необходима такая структура в звёздах и в клетках?
    Она должна обеспечивать опред функции?

  11. mlserg

    Мда... открытие века!

  12. deaddreams

    шнобелевка обеспечена

  13. ElkTheSenior

    Любая схема, есть - форма, осуществление которой варьируется от наблюдателя к наблюдателю, притом, у каждого из них, в зависимости от строения, бесформенность может приобретать совершенно иную схему . Нет наблюдателя, - нет и представлений о схеме, а значит, и о формализме.

    Представьте себе то, как по вашему, допустим, фотон, воспринимал бы своё окружение, поставь вы себя на его место ?

    Ответ будет зависеть от представления того самого фотона, у конкретно взятого наблюдателя. То, как наблюдатель будет себе его представлять, такими свойствами субъект и будет наделён.

    • uran

      одинаковая систематизация в различных материях - следствие одной природы сил, действующих в этих системах. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  14. romale

    Внутри человека целая Вселенная))) Оплодотворение яйцеклетки - Большой Взрыв))) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • rogov@list.ru

      Ага, есть мнение, что мы находимся внутри "организма", который, если брать аналогию с человеком, есть девочка 9-ти лет. Так что, если с ней не произойдёт несчастного случая, то мы ещё долго проживём)))))) Правда, если начнём расползаться на другие планеты, то могут как опухоль вырезать)))

  15. nickolay.zemlianin

    Изначальный космос был органический, в нем присутствовала сила жизни, схожая с той, что находиться в живой природе: в человеке, животных и растительных видах натурального происхождения. Вся атомарная материя искусственная, создана машинами, что бы заменить протезами живую органику. Так же, как мы протезируем в нашем организме человека отдельные элементы организма.

  16. nickolay.zemlianin

    Теория о девочки девяти лет не состоятельная. Планета матушка Россия, когда-то контактировала с такой девочкой из человеческой среды, поэтому и появилась эта ложная теория. В Древнем Риме была заложена для нас примерная модель космоса. Титаны эта увеличенная модель землянина обыкновенного, он имеет название космический человек. Все они биологические, потому что космос полностью органический, атомарная материя отсутствует полностью.

  17. BATOU

    Любопытно, но не более. Сродни Фибоначи в ракушке улитки и стандартной форме галатики. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.