Fiziğin sözde “şeytanı” hücrelerimizde gizlenmiş olabilir

1867’de fizikçi James Clerk Maxwell, yeni ortaya çıkan termodinamik bilimi hakkındaki fikirlerini test etmek amacıyla şunları hayal etti: Zeki şeytan Molekülleri enerjilerine göre iki kap arasında sıralayın.

2023’te Maxwell’in hayali iblisinin daha az şeytani bir versiyonu bulunmuş olabilir.

İsviçre’deki Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) araştırmacıları tarafından yürütülen yeni bir araştırmaya göre, hücre zarlarında bulunan proteinlere… ATP bağlayıcı kaset (ABC) taşıyıcıları Maxwell’in şeytanını taklit eden, alt tabakaları ayırmalarına olanak tanıyan özelliklere sahipler.

Aslında ABC taşıyıcıları milyarlarca yıldır varlar ve neredeyse tüm canlı organizmalarda bulunabilirler. Üstelik doğayla uyum içinde Termodinamiğin kanunları.

Maxwell’in yanlışlıkla yaşamın temel bir yönünü tanımladığı ortaya çıktı.

“ABC’lerin Maxwell’in gerçek şeytanları olduğunu gösterdik” o diyor Paulo de los Ríos, EPFL İstatistiksel Biyofizik Laboratuvarı Başkanı.

“Ölçme, geri bildirim, Maxwell’in şeytanlarının adımlarını sıfırlama, enerji ihtiyacı ve bilginin termodinamiği açısından tanımlanması, modelin ortaya çıkan özellikleridir.”

Maxwell’in tanımladığı iblis, iki gaz kabı arasındaki kapıyı kontrol ediyordu; enerjik moleküllerin bir yöne gitmesine, daha soğuk moleküllerin ise dağılımlarını dengeleyecek dengeyi hiçe sayarak başka bir yöne gitmesine izin veriyordu.

Sistemin bir parçası olarak (ve kendisi enerjiye bağımlı olmayan büyülü küçük şeytan), şeytan, üretilen enerjiden enerji yaratacaktır. Sıcaklık farkı Hiçbirinden.

doğal olarak Termodinamiğin yasaları, enerjinin yoktan gelemeyeceğini, çünkü parçacıkların hızını ölçmek ve hatırlamak için çaba sarf edilmesi gerektiğini belirtir.

Ancak Maxwell kutularındaki farklı sıcaklıklar gibi tutarsızlıklar ve hücre içi ve dışındaki farklı moleküler konsantrasyonlar doğada sıklıkla görülür.

Bilim insanları Daha önce şüphelenilen Maxwell’in şeytanları gibi bir şey, moleküllerin normal konsantrasyon gradyanının akışına karşı taşınması gibi enerji yoğun bir süreçte yer alıyor olabilir. Ancak böyle bir sistemin bilgi çerçevesi ilk kez Maxwell’in ünlü düşünce deneyini hatırlatacak şekilde tanımlanıyor ve tasarlanıyor.

Araştırmacıların önerdiği şey, hücre zarlarında bulunan ABC taşıyıcılarının, ATP’den gelen enerjiyi kullanarak Maxwell’in şeytanları gibi moleküllerin akışını kontrol ettiğidir (Adenozin trifosfat) süreci yürütmek için moleküller.

Taşıyıcıların biyokimyasal yapısı, yukarıdaki diyagramda gösterildiği gibi taşınan molekülün konumuna bağlı olarak ölçeklenir, geri bildirim yapar ve sıfırlanır.

Bu önemli bir keşif, çünkü bize hücrelerin, hücre kapısındaki küçük bir şeytan gibi, moleküllerin ithalatını ve ihracatını yöneterek, çevrelerini nasıl organize edebildikleri ve ihtiyaç duydukları şekilde işlev gösterebildikleri hakkında daha fazla şey öğretiyor.

Araştırmacılar hesaplamalarının işe yaraması için bazı basitleştirmeler yapmış olsalar da, makalelerinde gösterdikleri şeyin daha karmaşık sistemlere, doğada yaygın olan sistemlere uygulanabileceğinden eminler.

“Bu yaklaşım, bu sistemlerin karmaşık biyokimyasal devrelerini anlamak için yararlı bir kavramsal çerçeve görevi görüyor.” O yazıyor Araştırmacılar yayınladıkları makalelerinde.

Araştırma şu tarihte yayınlandı: İletişim fiziği.