Мисловниот експеримент на познатиот физичар James Clerk Maxwell за интелигентен „демон“ кој ги контролира молекулите повеќе не е само мисла.
Швајцарските научници тврдат дека го пронашле и дека го има во сите живи клетки, вклучувајќи ја и нашата.
Во 1867 година, познатиот физичар James Clerk Maxwell замислил интелигентен „демон“ за да ја тестира науката за термодинамиката во зародиш.
Неговиот имагинарен демон би ги подредил молекулите помеѓу двата резервоари врз основа на нивната енергија. Во 2023 година, научниците од École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) во Швајцарија откриле реална верзија на демонот на Maxwell, иако без ѓаволски тон.
Демонот е специфичен протеин
Она што го откриле швајцарските научници е дека протеините вградени во клеточните мембрани, познати како транспортери на ATP-Binding Cassette (ABC), покажуваат карактеристики кои потсетуваат на имагинарниот демон на Maxwell, овозможувајќи им да се сортираат низ супстратите. ABC транспортерите се древни, стари се милијарди години и ги има во речиси сите живи организми, работејќи во согласност со природните термодинамички принципи.
Покажуваме дека транспортерите на ABC се вистинските демони на Maxwell, рече Paolo De Los Rios, шеф на Лабораторијата за статистичка биофизика во EPFL. Истакнува дека мерењата, повратните информации и процесите на ресетирање на Maxwell демоните, барањата за енергија и описот на термодинамичките информации се усогласени со однесувањето на овие мобилни преносници.
Чувар на влезот на ќелијата
Демонот на Maxwell, како што го опишал физичарот, манипулирал со портите помеѓу контејнерите исполнети со гас, селективно дозволувајќи им на потоплите молекули да поминат во една насока, а на поладните во спротивна насока, пркосејќи му на рамнотежата на системот и навидум генерира енергија од ништо, иако термодинамиката инсистира на тоа дека енергијата не може да се создаде без работа на мерење и меморирање на брзините на честичките.
Сепак, природните феномени, како што се различните молекуларни концентрации внатре и надвор од клетките, често покажуваат слични отстапувања. Научниците долго време се сомневаат во вмешаноста на нешто слично на Maxwell демонот во енергетски интензивниот процес на транспортирање на молекули против нивниот природен градиент на концентрација. Новата студија, објавена во списанието Communications Physics, го означува првиот опис и моделирање на таков систем во информациска рамка која потсетува на мисловниот експеримент на Maxwell.
Нови сознанија за клетките
Швајцарските научници предлагаат ABC транспортерите на клеточните мембрани да го насочуваат протокот на молекули слични на демоните на Maxwell, користејќи ATP (аденозин трифосфат) молекули за да го поттикнат процесот. Биохемиската структура на транспортерот го контролира мерењето, повратните информации и ресетирањето врз основа на положбата на транспортираната молекула.
Откритието е значајно затоа што фрла светлина на тоа како клетките ја регулираат својата околина и функционираат ефикасно преку контролирање на увозот и извозот на молекули, слично како минијатурен чувар на вратата на влезот од клетката. Иако научниците ги поедноставија своите пресметки, тие веруваат дека принципите наведени во нивната студија може да се применат на посложени природни системи.
