Переворот в науке: молекулы, нарушающие законы физики

Ученые из Университета Мэна и Пенсильванского государственного университета сделали открытие, которое может кардинально изменить наше понимание взаимодействия молекул и эволюции жизни. Они обнаружили , что молекулы могут взаимодействовать нереципрокным образом без внешних сил.

Традиционно считалось, что основные силы, такие как гравитация и электромагнетизм, действуют взаимно. Однако, как показывает повседневный опыт, такие взаимодействия не всегда соответствуют этому принципу. Например, хищник преследует добычу, в то время как добыча стремится убежать от хищника. Такие нереципрокные взаимодействия играют важную роль в сложных процессах, связанных с живыми организмами.

В статье , опубликованной в авторитетном журнале Cell Press «Chem», теоретический физик Р. Дин Астумян из УМэна и его коллеги Аюсман Сен и Ниладри Секхар Мандал из Пенсильванского университета представили механизм нереципрокного взаимодействия молекул без учета гидродинамических эффектов.

Этот механизм основывается на локальных градиентах реагентов и продуктов, возникающих в результате реакций, катализируемых каждым химическим катализатором, например, ферментом. Ответ катализатора на градиент зависит от его свойств, что позволяет одной молекуле отталкивать другую, но в то же время притягиваться к ней.

Открытие ученых также важно для понимания работы биомолекулярных машин и может быть использовано при разработке синтетических молекулярных моторов и насосов.

Исследование, начатое в 2001 году, когда Астумян присоединился к факультету физики и астрономии Университета Мэна, сосредоточено на биофизике, физике конденсированных сред и химически управляемых молекулярных машинах.