Mi ljudi možda smo čak i više iz svemira nego što smo zamislili. Prema studiji objavljenoj u časopisu Physical Review C, neutronske zvijezde i stanična citoplazma imaju nešto zajedničko: strukture koje nalikuju garažama u više etaža. U 2014., fizičar mekih kondenziranih tvari Greg Huber i kolege istraživali su biofiziku tih oblika - spirale koje spajaju ravnomjerno raspoređene ploče - u endoplazmatskom retikulu. Huber i njegove kolege imenovali su ih Terasaki Ramps po otkriću Marku Terasakiju, staničnom biologu na Sveučilištu Connecticut.
Huber je smatrao da su ove "parkirne garaže" jedinstvene za meke materije (poput unutrašnjosti ćelija) sve dok se nije našao na radu nuklearnog fizičara Charlesa Horowitza sa sveučilišta Indiana. Pomoću računalnih simulacija, Horowitz i njegov tim pronašli su slične oblike duboko u kore neutronskih zvijezda.
"Nazvao sam Chucka i pitao ga je li svjestan da vidimo takve strukture u ćelijama i smislio sam model za njih", kaže Huber, zamjenik direktora Kavli instituta za teorijsku fiziku na Kalifornijskom sveučilištu, Santa Barbara. "Ovo je bila za njega vijest pa sam shvatio da bismo mogli imati plodnu suradnju."
Kao rezultat njihovog zajedničkog rada, kako je zabilježeno u Physical Review C, istražili su odnos između dva potpuno različita modela materije.
Nuklearni fizičari imaju vrlo preciznu terminologiju za cijeli razred figura koje promatraju u svojim računalnim modelima neutronskih zvijezda: nuklearna pasta. Sastoji se od cijevi (špageta) i paralelnih listova (lazanje), povezanih spiralnim oblicima koji podsjećaju na Terasaki rampe.
"Promatraju oblike koje vidimo u ćeliji", objašnjava Huber. "Vidimo cjevastu mrežu, vidimo paralelne listove. Vidimo ploče međusobno povezane topološkim nedostacima, koje nazivamo Terasaki rampe. Stoga su paralele vrlo duboke."
Promotivni video:
Ipak, njihova fizika je drugačija. Obično tvar karakterizira njezina faza, stanje koje ovisi o termodinamičkim varijablama: gustoća (ili volumen), temperatura i tlak - čimbenici koji se značajno razlikuju na nuklearnoj i unutarćelijskoj razini.
"Za neutronske zvijezde, jake nuklearne i elektromagnetske sile predstavljaju kvantni mehanički problem", objašnjava Huber. - U unutrašnjosti ćelije snage koje drže membrane zajedno su u osnovi entropske i povezane su s minimiziranjem ukupne slobodne energije sustava. Na prvi pogled to su potpuno različite stvari."
Još jedna razlika je razmjera. U nuklearnom slučaju, ove se strukture temelje na nukleonima poput protona i neutrona, a ti se građevni blokovi mjere s femtometrima (10-15). U slučaju unutarćelijskih membrana, duljina skale mjeri se u nanometarima (10-9). Razlika između njih je prilično velika (10-6), ali istodobno imaju dane i iste oblike.
"To znači da postoji nešto dublje nego što razumijemo kako modelirati nuklearni sustav", kaže Huber. "Kad imate gustu zbirku protona i neutrona, poput one na površini neutronske zvijezde, jake nuklearne sile i elektromagnetske sile kombiniraju se kako bi vas strpale u faze materije koje ne možete predvidjeti gledajući male kolekcije neutrona i protona."
Sličnost struktura uzbudila je teorijske fizičare i nuklearne fizičare. Martin Savage, na primjer, naišao je na ljestvice iz novog djela na arXiv-u i postao vrlo zainteresiran. „Iznenadila sam se da se takvo stanje stvari događa u biološkim sustavima“, kaže Savage, profesor sa Sveučilišta u Washingtonu. "Definitivno ima nešto u vezi s tim." Pored toga, sličnost je također vrlo tajanstvena. Ovo je tek početak.
ILYA KHEL