Et team av forskere har oppdaget en cellulær mekanisme med oppførsel som ligner på den hypotetiske «Maxwell’s Demon»-partikkelen.
Vi er i tide til å oppdage demoniske partikler.
Forrige måned ble oppdagelsen av «Pine Demon» annonsert, en merkelig partikkel som kunne låse opp en hellig gral av fysikk.
Nå, i en nyskapende studie, har forskere fra École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), i Sveits, identifisert en cellemekanisme som oppfører seg som den hypotetiske «demonen» unnfanget av fysikeren James Clerk Maxwell i 1867.
«Maxwell’s Demon», et teoretisk eksperiment innen termodynamikk, postulerte eksistensen av en intelligent enhet i stand til å ordne molekyler basert på energinivåene deres, og tilsynelatende trosse termodynamikkens lover.
Den nye studien tillot oss å konkludere med at visse proteiner, kjent som «ATP-Binding Cassette»-transportører (ABC), som er tilstede i cellemembraner, ha evnen til å bestille underlaglik den teoretiske oppførselen til «Maxwell’s Demon».
Disse transportørene har eksistert i milliarder av år og er vanlige i nesten alle levende organismer. I motsetning til «Maxwell’s Demon», som så ut til å generere energi ut av løse luften, samsvarer ABC-transportører med termodynamikkens naturlover.
«Vi viste at ABC De er sanne Maxwells demoner. Målingen, tilbakemeldingen og tilbakestillingstrinnene til Maxwells demoner, behovet for energi og en beskrivelse når det gjelder informasjonstermodynamikk er alle fremvoksende trekk ved modellen,” forklarte han. Paolo De Los Riosdirektør for Statistical Biophysics Laboratory ved EPFL, sitert av Science Alert.
Maxwells originale teoretiske eksperiment involverte en «demon» som kontrollerte flyten av molekyler mellom to beholdere, og genererte energiforskjeller.
Selv om det senere ble fastslått at termodynamikkens lover hindre generering av energi fra ingentinghar forskere nå oppdaget at ABC fungerer effektivt som Maxwells demoner i cellulær kontekst – ved å bruke energi fra ATP (adenosintrifosfat) molekyler for å regulere flyten av molekyler over cellemembraner.
Studien, som ble presentert i en artikkel publisert forrige måned i Kommunikasjonsfysikkikke bare gjenbesøker et av de mest kjente tankeeksperimentene i fysikkens historie, men gir også verdifull innsikt i de cellulære prosessene som regulere molekylkonsentrasjoner.
«Denne tilnærmingen fungerer som et nyttig konseptuelt rammeverk for å forstå kompleksiteten til de biokjemiske mekanismene til disse systemene», konkluderer studieforfatterne.
