Quando la vita inizia, inizia un folle turbine. Questa non è poesia o filosofia. Questa è scienza.
Una volta fecondato un uovo, miliardi di proteine si riversano sulla sua superficie, rilasciando una cascata vertiginosa di modelli vorticosi. Questi archi a spirale sono una parte fondamentale della divisione cellulare nascente.
“L'uovo è una cellula enorme e queste proteine devono lavorare insieme per trovare il loro centro in modo che la cellula sappia dove dividersi molte volte per formare un organismo”, dice il fisico Nikta Fakhri del Massachusetts Institute of Technology.
“Senza queste proteine che producono onde, non ci sarebbe divisione cellulare”.
In un nuovo studio, Fakhri e i suoi colleghi ricercatori hanno esaminato l'aspetto di queste onde vorticose studiando i loro modelli di propagazione sulle membrane cellulari delle uova di stelle marine (Patiria miniata).
Oltre a comprendere la biologia degli ovociti delle stelle marine, i ricercatori volevano vedere come questi modelli potessero essere paragonati a fenomeni ondulatori simili in altri tipi di sistemi, esempi di ciò che i fisici chiamano difetti topologici.
Come spiegano i ricercatori nell'articolo, simili tipi di comportamento turbolento possono essere osservati sia nella materia fisica che biologica. Su scale che vanno dal cosmologico all'infinitesimale, dai vortici vorticosi nelle atmosfere planetarie ai segnali bioelettrici nel cuore e nel cervello.
Tuttavia, sebbene si possano rintracciare somiglianze, la loro natura rimane inesplorata.
“Nonostante i progressi così significativi nella comprensione dei difetti topologici e delle loro conseguenze funzionali, non è ancora chiaro se le leggi statistiche che governano tali strutture topologiche nei sistemi classici e quantistici si estendano a un essere vivente”, spiegano gli autori.
Increspature a spirale negli ovociti delle stelle marine. (MIT)
Nei loro esperimenti con le stelle marine, il team ha svelato un ormone che imita l'inizio della fecondazione negli ovociti, in cui le onde che segnalano una proteina chiamata Rho-GTP pulsano attraverso la membrana per diversi minuti alla volta, ei risultati vengono visualizzati al microscopio, grazie all'aiuto di coloranti fluorescenti. che aderiscono a Rho-GTP.
Alterando la concentrazione del trigger ormonale, i ricercatori sono stati in grado di osservare molte spirali vorticose diffondersi su tutta la superficie dell'uovo.
“Così abbiamo creato un caleidoscopio di diversi modelli e abbiamo esaminato le loro dinamiche”, afferma Fakhri.
I ricercatori affermano che dopo aver catturato e analizzato la velocità di fase nelle strutture delle onde, i rudimenti della vita osservati in queste uova di stelle marine assomigliano alle dinamiche della turbolenza batterica e dei sistemi quantistici dei condensati di Bose-Einstein.
I risultati sono presentati sulla rivista Physics Nature.
Fonti: Foto: MIT
