Mi ljudje smo morda celo več vesolja, kot smo si predstavljali. Glede na raziskavo, objavljeno v reviji Physical Review C, imajo nevtronske zvezde in celična citoplazma nekaj skupnega: strukture, ki spominjajo na večnadstropne garaže. Leta 2014 je fizik mehke kondenzirane snovi Greg Huber s sodelavci raziskal biofiziko teh oblik - spirale, ki povezujejo enakomerno razporejene liste - v endoplazemskem retikulu. Huber in njegovi sodelavci so jih poimenovali Terasaki Ramps po svojem odkritju Marku Terasakiju, celičnemu biologu na Univerzi v Connecticutu.
Huber je menil, da so te "parkirne garaže" edinstvene za mehke snovi (kot notranjost celic), dokler se ni spotaknil z delom jedrskega fizika Charlesa Horowitza z univerze Indiana State. S pomočjo računalniških simulacij so Horowitz in njegova ekipa našli podobne oblike globoko v skorji nevtronskih zvezd.
"Poklical sem Chucka in ga vprašal, ali se zaveda, da vidimo takšne strukture v celicah in je zanje predstavil model," pravi Huber, namestnik direktorja Kavlijevega inštituta za teoretično fiziko na kalifornijski univerzi v Santa Barbari. "To je bila zanj novica, zato sem spoznal, da bi lahko uspešno sodelovali."
Kot rezultat njihovega skupnega dela, kot je navedeno v reviji Physical Review C, so raziskovali odnos med dvema popolnoma različnima modeloma snovi.
Jedrski fiziki imajo zelo natančno terminologijo za celoten razred figur, ki jih opazujejo v svojih računalniških modelih nevtronskih zvezd: jedrska pasta. Sestavljen je iz cevi (špageti) in vzporednih listov (lazanje), povezanih s spiralnimi oblikami, ki spominjajo na Terasaki klančine.
"Opazujejo oblike, ki jih vidimo v celici," razloži Huber. »Vidimo cevasto mrežo, vidimo vzporedne liste. Vidimo pločevine, povezane med topološkimi napakami, ki jih imenujemo Terasaki rampe. Zato so vzporednice zelo globoke."
Promocijski video:
Kljub temu je njihova fizika drugačna. Običajno je za snov značilna njena faza, stanje, ki je odvisno od termodinamičnih spremenljivk: gostota (ali prostornina), temperatura in tlak - dejavniki, ki se bistveno razlikujejo na jedrski in medcelični ravni.
"Za nevtronske zvezde močne jedrske in elektromagnetne sile predstavljajo kvantno mehanično težavo," razlaga Huber. - V notranjosti celice so sile, ki držijo membrane skupaj, v bistvu entropične in so povezane z zmanjševanjem celotne proste energije sistema. Na prvi pogled so to povsem različne stvari."
Druga razlika je lestvica. V jedrskem primeru te strukture temeljijo na nukleonih, kot so protoni in nevtroni, ti gradniki pa se merijo s femtometri (10-15). Pri znotrajceličnih membranah se dolžina lestvice meri v nanometrih (10-9). Razlika med njima je precej velika (10–6), hkrati pa imajo dneve in enake oblike.
"To pomeni, da obstaja nekaj globljega, kot smo razumeli, kako modelirati jedrski sistem," pravi Huber. "Ko imate gosto zbirko protonov in nevtronov, kot na površini nevtronske zvezde, se močne jedrske sile in elektromagnetne sile združijo, da vas zdrsnejo v faze snovi, ki je ne morete predvideti, če pogledate majhne zbirke nevtronov in protonov."
Podobnost struktur je navdušila teoretične fizike in jedrske fizike. Martin Savage je na primer naletel na lestvice novega dela o arXiv in se zelo zanimal. "Bil sem zelo presenečen, da se takšno stanje dogaja v bioloških sistemih," pravi Savage, profesor z univerze v Washingtonu. "O tem zagotovo obstaja nekaj." Poleg tega je podobnost tudi zelo skrivnostna. To je šele začetek.
ILYA KHEL