La vie commence avec des vagues envoûtantes tourbillonnant sur des corps microscopiques, révèle une étude

La vie commence avec des vagues envoûtantes tourbillonnant sur des corps microscopiques, révèle une étude

 

Alors que la vie commence, le tourbillon fou commence. Ce n’est pas de la poésie ou de la philosophie. C’est de la science.

Une fois qu’un œuf est fécondé, des milliards de protéines ondulent sur sa surface, déclenchant une cascade vertigineuse de motifs tourbillonnants. Ces arcs en spirale ne sont pas pour le spectacle, cependant; le phénomène peut être joli, mais c’est aussi une partie fondamentale de la division cellulaire naissante.

 

“L’œuf est une énorme cellule, et ces protéines doivent travailler ensemble pour trouver son centre, afin que la cellule sache où se diviser et se replier, plusieurs fois, pour former un organisme,” dit le physicien Nikta Fakhri du MIT.

“Sans ces protéines faisant des vagues, il n’y aurait pas de division cellulaire.”

Dans une nouvelle étude, Fakhri et ses collègues chercheurs ont examiné de près à quoi ressemblent ces ondes tourbillonnantes, examinant leurs modes de propagation sur les membranes cellulaires des œufs d’étoiles de mer ( Patiria miniata ).

Au-delà de la compréhension de la biologie des ovocytes d’étoiles de mer, les chercheurs ont voulu voir comment ces modèles pourraient se comparer à des phénomènes de vagues similaires dans d’autres types de systèmes – des exemples de ce que les physiciens appellent défauts topologiques .

Comme l’expliquent les chercheurs dans un nouvel article , ces types de comportements de type turbulence peuvent être observés à la fois dans la matière physique et biologique, à des échelles qui varient entre le cosmologique et l’infinitésimal: de tourbillons tourbillonnants dans les atmosphères planétaires à la signalisation bioélectrique dans le cœur et le cerveau.

Pourtant, alors que les similitudes peuvent être abondantes, la nature de leur similitude reste mystérieuse, théoriquement parlant.

“Malgré des progrès aussi substantiels dans la compréhension des défauts topologiques et de leurs implications fonctionnelles, il n’est pas encore clair si les lois statistiques qui régissent ces structures topologiques dans les systèmes classiques et quantiques s’étendent à la matière vivante. , “ expliquent les auteurs .

Dans leurs expériences sur les étoiles de mer, l’équipe a introduit une hormone pour imiter le début de la fécondation dans les ovocytes, dans laquelle des ondes déclenchées d’une protéine de signalisation appelée Rho-GTP ondulent à travers la membrane pendant plusieurs années. minutes à la fois, les résultats étant imagés au microscope grâce à l’aide de colorants fluorescents qui se fixent à Rho-GTP.

En variant la concentration du déclencheur hormonal, les chercheurs ont pu observer une variété de spirales tourbillonnantes émanant à travers le milieu de surface de l’œuf.

“De cette façon, nous avons créé un kaléidoscope de différents modèles et examiné leur dynamique résultante”, Fakhri dit .

“On ne savait pas grand-chose sur la dynamique de ces ondes de surface dans les œufs, et après avoir commencé à analyser et modéliser ces ondes, nous avons constaté que ces mêmes schémas apparaissent dans tous ces autres systèmes. C’est une manifestation de cette très motif de vagues universel. ”

Après avoir filmé et analysé la vitesse de phase dans les modèles d’ondes, les chercheurs disent que les tout débuts de la vie, tels qu’ils sont observés dans ces œufs d’étoiles de mer, ressemblent à la dynamique observée dans la turbulence bactérienne , nématique active et les systèmes quantiques de condensats de Bose – Einstein .

Si c’est un peu lourd pour vous, en termes plus poétiques et philosophiques, c’est aussi – comme le chantent The Killers – un ouragan qui a commencé à tourner quand vous étiez jeune.

Les résultats sont rapportés dans Nature Physics .

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