@ 2016.11.04 , 20:00

人类细胞与中子星的相似之处

如果你曾将自己与一颗中子星进行比较过,那么也许你并没有发现你们之间有多少相似之处。毕竟中子星是有着超强磁场的天体,它们由坍塌的星核构成,距离地球好几光年远,它们也不看电视。

[-]

但一项新研究发现,我们之间至少有一个相似之处:构成的我们的物质的几何结构。

研究人员们已经发现一颗中子星的外层与我们的细胞膜有着相似的形状。这意味着虽然人类与中子星是完全不同的东西,但从几何结构来看他们可以被归为一类。

印地安那大学伯明顿分校的天体物理学家Charles Horowitz表示:“这两种截然不同系统相似的形状说明一个系统的能量取决于它的形状。”

为了理解这一发现,我们首先需要了解核物质的奇怪世界,由于它看起来又像意大利面,因此研究人员们也称其为“核意大利面”。

[-]

感谢长期排斥的力与将夸克绑在一起的强力之间的竞争,这样的核意大利面形成了一颗中子星的密实表面。

换句话说,两种强大力量相互作用,强迫物质(构成各种各种粒子的东西)排列成意大利面的模样。

团队成员、加州大学圣塔芭芭拉分校的生物物理学家Greg Huber解释道:“当你拥有了像中子星表面那样密实的质子与中子结合之后,如果你只观察质子与中子之间力的运转,那么强烈的核作用力与电磁力结合会让你无法预测物质的相。”

原来,刨除诸多不同之处以后,这些像意大利面一样的结构与生物细胞内的结构也有相似之处。

Huber最先在2014年发现这种奇怪的相似性,当时他正在研究我们内质网(endoplasmic reticulum,英文简写ER,制造蛋白质和脂类的细胞器)。

刚开始,Huber还以为内质网上的这些结构仅仅会出现在柔软的物质上。但当他看到Horowitz的中子星模型之后,震惊地发现内质网与中子星的结构非常相似。

Huber说道:“我问Horowitz是否意识到我们曾在细胞内见过这些结构,并为它们构建了一个模型。对他而言这是个新奇的事情,那时我就意识到肯定会出现某些富有成效的互动。”

下图左边是内质网结构,右边是中子星结构:

[-]

这一发现让科学家们开始比较分析这些结构之间的差异,比如它们形成所需的条件。

一般而言,科学家们用相(或者说状态)来描述物质,比如气体、固体和液体。不同的相通常会受到诸多因素的影响,比如物质的温度、受到的压力以及它的密度。

在柔软的物质(细胞内的结构)和中子星中,这些因素有很大变化。毕竟,中子星的形成源自超新星爆炸而细胞形成于活物内。有了这一点,人们很容易就能看出它们之间的不同。

Huber说:“对中子星而言,强烈的核作用力与电磁力带来了量子力学问题。而在细胞内部,让这些膜连在一起的基本是熵,并且它与系统总自由能的最小化有关。乍一看,它们完全不同。”

虽然这种相似性很酷,并且以一种奇怪的方式让我们同宇宙产生了联系,但二者之间的差异更加重要。它们也许受到了同一种我们才开始理解的几何规则指导。

在了解具体情况之前,我们还需要等待科学家们进行进一步调查。该研究被发表在Physical Review C上。

本文译自 ScienceAlert,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.6
赞一个 (8)

24H最赞