Асимметричные молекулярные взаимодействия могут содержать секрет живой материи

Асимметричные взаимодействия между молекулами могут служить стабилизирующим фактором для биологических систем. Новая модель, разработанная исследователями из отдела физики живой материи Института динамики и самоорганизации Макса Планка (MPI-DS), раскрывает регулирующую роль несимметричности. Ученые стремятся понять физические принципы, на основе которых частицы и молекулы способны формировать живые существа и, в конечном итоге, организмы.

Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Большинство организаций, включая компании, сообщества или государства, функционируют лучше всего, когда каждый участник выполняет свою роль. Более того, такая эффективность часто зависит от пространственной организации, которая возникла в результате соблюдения правил или естественным образом в процессе обучения и самоорганизации. На микроскопическом уровне клетки работают аналогичным образом, при этом разные компоненты выполняют конкретные задачи.

Ученые из MPI-DS стремились понять, как в первую очередь создаются сложные биологические структуры. В своих моделях они исследуют основные компоненты, необходимые для формирования упорядоченных структур, которые основаны только на простых взаимодействиях между различными компонентами.

«В пассивной системе случайные взаимодействия между частицами сбалансированы и приводят к формированию устойчивых структур, — объясняет Лайя Паркавуси, первый автор исследования. - Однако если мы добавим в систему несимметричные взаимодействия, то есть когда одна частица притягивается к другой, которая, в свою очередь, отталкивается, мы наблюдаем активность, которая может гомогенизировать смесь», — продолжает она.

Другими словами, несимметричные взаимодействия, которые также изучались в предыдущих исследованиях, позволяют нам контролировать состояние организации частиц.

«Настраивая невзаимность, мы позволяем системе адаптироваться к различным состояниям, — говорит Навдип Рана, первый автор исследования. – Этими состояниями могут быть так называемые молекулярные конденсаты внутри клетки, которые не разделены мембраной, а также волны передаваемой информации, которая используется в клеточных сигнальных путях», — объясняет он.

Таким образом, это исследование предлагает новый подход к пониманию того, как возникают сложные паттерны и структуры и как можно поддерживать клеточные функции.

Источник: Phys.org