Hayat başladığında çılgın bir kasırga başlar. Bu şiir ya da felsefe değil. Bu bilimdir.
Bir yumurta döllendiğinde, milyarlarca protein yüzeyine dökülür ve baş döndürücü bir dönen desenler dizisi açığa çıkarır. Bu spiral yaylar, yeni oluşan hücre bölünmesinin temel bir parçasıdır.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden fizikçi Nikta Fakhri, “Yumurta çok büyük bir hücredir ve bu proteinlerin merkezlerini bulmak için birlikte çalışmaları gerekir, böylece hücre bir organizmayı oluşturmak için tekrar tekrar nerede bölüneceğini bilir” diyor.
“Bu dalga yapıcı proteinler olmadan hücre bölünmesi olmazdı.”
Fakhri ve arkadaşları, yeni bir çalışmada, deniz yıldızı yumurtalarının (Patiria miniata) hücre zarları üzerindeki yayılma modellerini inceleyerek bu girdap dalgalarının neye benzediğini inceledi.
Denizyıldızı oositlerinin biyolojisini anlamanın yanı sıra, araştırmacılar bu modellerin diğer sistem türlerindeki benzer dalga fenomenleriyle nasıl karşılaştırılabileceğini görmek istediler – fizikçilerin topolojik kusurlar dediği şeylerin örnekleri.
Araştırmacıların makalede açıkladığı gibi, hem fiziksel hem de biyolojik maddede benzer türbülanslı davranışlar gözlemlenebilir. Gezegen atmosferlerinde dönen girdaplardan kalp ve beyindeki biyoelektrik sinyallere kadar kozmolojikten sonsuz küçüklüğe kadar değişen ölçeklerde.
Bununla birlikte, benzerlikler izlenebilse de, doğaları keşfedilmeden kalır.
Yazarlar, “Topolojik kusurları ve bunların işlevsel sonuçlarını anlamada bu kadar önemli ilerlemeye rağmen, klasik ve kuantum sistemlerde bu tür topolojik yapıları yöneten istatistiksel yasaların bir canlıya uzanıp uzanmadığı henüz net değil” diye açıklıyor.
Denizyıldızı oositlerindeki sarmal dalgalanmalar. (MIT)
Ekip, denizyıldızı ile yaptıkları deneylerde, oositlerde döllenmenin başlangıcını taklit eden bir hormonu ortaya çıkardı; bu hormon, Rho-GTP adlı bir proteine sinyal veren dalgaların bir seferde birkaç dakika boyunca zardan geçip sonuçların mikroskop altında görüntülendiği floresan boyalar sayesinde. Rho-GTP'ye katılanlar.
Araştırmacılar, hormonal tetikleyicinin konsantrasyonunu değiştirerek, yumurtanın tüm yüzeyine yayılan birçok bükülmüş spirali gözlemleyebildiler.
Fakhri, “Bu yüzden farklı modellerden oluşan bir kaleydoskop oluşturduk ve dinamiklerine baktık” diyor.
Araştırmacılar, dalga yapılarındaki faz hızını yakalayıp analiz ettikten sonra, bu deniz yıldızı yumurtalarında gözlemlenen yaşamın temellerinin, bakteri türbülansındaki dinamiklere ve Bose-Einstein yoğuşmalarının kuantum sistemlerine benzediğini söylüyorlar.
Sonuçlar Physics Nature dergisinde sunulmuştur.
Kaynaklar: Fotoğraf: MIT
