Twoja wyszukiwarka

MAGDALENA PECUL
KAŻDA CZĄSTECZKA ROBI CO CHCE
Wiedza i Życie nr 6/1998
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 6/1998

Wśród biologów krąży powiedzenie, że w dokładnie określonych warunkach ciśnienia, wilgotności i temperatury organizm zachowa się dokładnie tak, jak ma na to ochotę. Jest to żartobliwe stwierdzenie zupełnie poważnego faktu, że o zachowaniu przyrody trudno wnioskować na podstawie warunków początkowych, w jakich się znajduje. Z ostatnich doniesień wynika, że te wersję prawa Murphy'ego można także zastosować do znacznie mniej skomplikowanych tworów, a mianowicie do pojedynczych cząsteczek biopolimerów. Jednakowe nici DNA w jednakowych warunkach przepływu przybierają zupełnie różne kształty.

Autorem badań nad tym zjawiskiem jest nie byle kto, bo sam Steven Chu, laureat ubiegłorocznej Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki za chłodzenie laserowe [patrz Laserowe chłodzenie i pułapkowanie atomów, "WiŻ" nr 2/1998]. Eksperymenty, które przeprowadził wraz z zespołem ze Stanford University, polegały na wpuszczeniu wirusowego DNA z doczepionymi cząsteczkami fluoryzującego barwnika do miniaturowej komórki przepływowej w kształcie krzyża, przez którego prostopadłe ramiona przepływała ciecz. W środku krzyża powstają prądy, które - zgodnie z teorią - powinny rozplątywać cząsteczki DNA. Otóż naukowcy ze zdumieniem stwierdzili, że identycznie zwinięte na początku nici DNA zachowują się w bardzo zróżnicowany sposób. Jedne cząsteczki rozwijają się w nici, inne pozostają zwinięte, a jeszcze inne splątują się w kłębki z węzłami na końcach.

Chu przypuszcza, że ten "indywidualizm cząsteczkowy" to skutek bardzo małych, niezauważalnych różnic w początkowej konfiguracji cząsteczki DNA. Różnice te, wywołane ruchami cieplnymi, potęgują się gwałtownie, gdy na cząsteczkę oddziałują prądy. Nie ma to jednak wiele wspólnego z teorią chaosu, w której także niewielkie zmiany w warunkach początkowych powodują zupełnie inny przebieg zjawiska - w tamtym przypadku nieprzewidywalne zachowanie powoduje nieliniowość opisujących zjawisko równań, a tu równania mogą być liniowe.

Zachowanie polimerów w warunkach przepływu -- zjawisko ważne w przemyśle - było tematem badań od co najmniej 20 lat. Do tej pory jednak wszystkie otrzymane dane (głównie z pomiarów polaryzacji światła) były wartościami średnimi, mierzonymi dla milionów czy miliardów cząsteczek. Chu twierdzi, że przypomina to badania "zoologiczne" polegające na mierzeniu średniej wielkości, masy i liczby kończyn zwierząt w zoo. Można by wtedy stwierdzić, że średnia liczba nóg przypadająca na zwierzę wynosi 2.7 i szukać teorii wyjaśniającej to odkrycie. Tylko przez badanie poszczególnych zwierząt można zdobyć zgodny z prawdą obraz zróżnicowania zwierząt.

"Science", 5321/1997 i Eurekalert (Internet)


O podobnych zagadnieniach przeczytasz w artykułach:
(02/98) LASEROWE CHŁODZENIE PUŁAPKOWNIE ATOMÓW