Když život začíná, začíná šílená vichřice. To není poezie ani filozofie. To je věda.
Jakmile je vajíčko oplodněno, rozlévají se na jeho povrchu miliardy bílkovin a uvolňují závratnou kaskádu vířících vzorů. Tyto spirálové oblouky jsou základní součástí dělení rodících se buněk.
“Vejce je obrovská buňka a tyto bílkoviny musí spolupracovat, aby našly svůj střed, aby buňka věděla, kam se mnohokrát rozdělit, aby vytvořila organismus,” říká fyzik Nikta Fakhri z Massachusetts Institute of Technology.
„Bez těchto vlnových proteinů by neexistovalo buněčné dělení.“
V nové studii Fakhri a jeho kolegové vědci zkoumali, jak tyto vírové vlny vypadají, studiem jejich vzorců šíření na buněčných membránách vajec mořských hvězd (Patiria miniata).
Kromě porozumění biologii hvězdných oocytů vědci chtěli zjistit, jak by se tyto vzorce mohly srovnávat s podobnými vlnovými jevy v jiných typech systémů – příklady toho, co fyzici nazývají topologické vady.
Jak vědci vysvětlují v článku, podobné typy turbulentního chování lze pozorovat jak ve fyzické, tak v biologické hmotě. Na stupnicích od kosmologických po nekonečně malá, od vířících vírů v planetárních atmosférách až po bioelektrické signály v srdci a mozku.
I když lze vysledovat podobnosti, jejich povaha zůstává neprozkoumaná.
„Navzdory tak významnému pokroku v porozumění topologickým defektům a jejich funkčním důsledkům ještě není jasné, zda se statistické zákony, jimiž se tyto topologické struktury v klasických a kvantových systémech řídí, rozšiřují na živou bytost,“ vysvětlují autoři.
Spirála se vlní v oocytech hvězdic. (MIT)
Ve svých experimentech s hvězdicemi tým odhalil hormon, který napodobuje nástup oplodnění v oocytech, ve kterém vlny signalizující protein zvaný Rho-GTP pulzují přes membránu několik minut najednou a výsledky jsou zobrazeny pod mikroskopem díky pomoci fluorescenčních barviv. které se připojují k Rho-GTP.
Změnou koncentrace hormonálního spouštěče mohli vědci pozorovat mnoho vířících spirál šířících se po celém povrchu vajíčka.
“Takže jsme vytvořili kaleidoskop různých modelů a podívali se na jejich dynamiku,” říká Fakhri.
Vědci tvrdí, že po zachycení a analýze fázové rychlosti ve vlnových strukturách se základy života pozorované v těchto vejcích mořských hvězd podobají dynamice v bakteriální turbulenci a kvantových systémech Bose-Einsteinových kondenzátů.
Výsledky jsou prezentovány v časopise Physics Nature.
Zdroje: Foto: MIT
