Молекулы воды определяют материю вокруг нас
На протяжении десятилетий представители физики и химии утверждали, что атомы и молекулы, составляющие мир природы, определяют характер твердой материи. Кристаллы соли приобретают свои кристаллические свойства благодаря ионной связи между ионами натрия и хлорида, металлы, такие как железо или медь, получают свою прочность благодаря металлическим связям между атомами железа или меди, а эластичность каучуков обеспечивается гибкими связями внутри полимеров, из которых состоит каучук. Тот же принцип применим к таким материалам, как грибки, бактерии и древесина. Новая статья, опубликованная в журнале Nature, переворачивает эту парадигму и утверждает, что характер многих биологических материалов на самом деле создается водой, которая пропитывает эти материалы. Вода порождает твердое тело и продолжает определять свойства этого твердого тела, сохраняя при этом его жидкие характеристики. В своей статье авторы объединяют эти и другие материалы в новый класс веществ, которые они называют «твердые вещества гидратации», которые, по их словам, «приобретают свою структурную жесткость, определяющую характеристику твердого состояния, благодаря жидкости, пронизывающей их поры». Новое понимание биологической материи может помочь ответить на вопросы, которые годами преследовали ученых.
«Я думаю, что это действительно особенный момент в науке», — сказал Озгур Сахин, профессор биологических наук и физики и один из авторов статьи. «Это объединение чего-то невероятно разнообразного и сложного с простым объяснением. Это большой сюрприз, интеллектуальное наслаждение». Стивен Г. Харреллсон, который недавно защитил докторскую диссертацию на физическом факультете Колумбийского университета и является автором исследования, использовал метафору здания, чтобы описать открытие группы: «Если вы думаете о биологических материалах как о небоскребе, молекулярные строительные блоки — это стальные каркасы, которые их удерживают, а вода между молекулярными строительными блоками — это воздух внутри стальных каркасов. Мы обнаружили, что некоторые небоскребы поддерживаются не стальными каркасами, а воздухом внутри этих каркасов». «В эту идею трудно поверить, но она разрешает загадки и помогает предсказать существование интересных явлений в материалах», — добавил Шахин.
Когда вода находится в жидкой форме, ее молекулы прекрасно балансируют между порядком и беспорядком. Но когда молекулы, образующие биологические материалы, соединяются с водой, они склоняют чашу весов в сторону порядка: вода хочет вернуться в свое первоначальное состояние. В результате молекулы воды отталкивают молекулы биологического вещества. Эта выталкивающая сила, называемая силой гидратации, была обнаружена в 1970-х годах, но считалось, что ее воздействие на биологическую материю ограничено. Аргумент этой новой статьи о том, что сила гидратации почти полностью определяет характер биологической материи, включая ее мягкость или твердость, кажется неожиданным. Нам давно известно, что биологические материалы поглощают влагу из окружающей среды. Подумайте, например, о деревянной двери, которая расширяется во время влажного периода. Это исследование, однако, показывает, что окружающая вода играет гораздо более важную роль в характере дерева, грибов, растений и других природных материалов, чем мы когда-либо знали.
Команда обнаружила, что размещение воды на переднем плане и в центре позволило им описать характеристики, которые демонстрируют знакомые органические материалы, с помощью очень простой математики. Предыдущие модели взаимодействия воды с органическим веществом требовали продвинутого компьютерного моделирования для предсказания свойств материала. Простота формул, которые команда обнаружила, может предсказать эти свойства, предполагает, что они что-то делают. Возьмем один пример: команда обнаружила, что простое уравнение E=Al/лямбда точно описывает, как эластичность материала изменяется в зависимости от таких факторов, как влажность, температура и размер молекулы. (E в этом уравнении относится к эластичности материала; A — коэффициент, зависящий от температуры и влажности окружающей среды; l — примерный размер биологических молекул, лямбда — расстояние, на котором силы гидратации теряют свою силу). «Чем больше мы работали над этим проектом, тем проще становились ответы», — сказал Харреллсон, добавив, что такой опыт «очень редко встречается в науке».
Новые результаты появились в результате продолжающегося исследования профессора Сахина странного поведения спор, спящих бактериальных клеток. В течение многих лет Шахин и его ученики изучали споры, чтобы понять, почему они сильно расширяются, когда к ним добавляется вода, и сжимаются, когда воду удаляют. Несколько лет назад Шахин и его коллеги привлекли внимание средств массовой информации к использованию этой возможности для создания небольших приспособлений, похожих на двигатели, приводимых в действие спорами. Примерно в 2012 году Шахин решил сделать шаг назад, чтобы спросить, почему споры ведут себя именно так. К нему присоединились исследователи Майкл С. Делэй и Си Чен, авторы новой статьи, которые тогда были сотрудниками его лаборатории. Их эксперименты не дали ответа на вопрос о загадочном поведении спор. «В итоге у нас оказалось больше загадок, чем когда мы начинали», — вспоминает Шахин. Они застряли, но тайны, с которыми они столкнулись, намекали на то, что есть что-то стоящее. После многих лет размышлений о возможных объяснениях Сахину пришло в голову, что тайны, с которыми постоянно сталкивалась команда, можно было бы объяснить, если бы сила гидратации управляла движением воды в спорах.
«Когда мы изначально взялись за проект, он казался невероятно сложным. Мы пытались объяснить несколько различных эффектов, каждый со своей собственной неудовлетворительной формулой. Как только мы начали использовать силы гидратации, все старые формулы можно было убрать. сил не осталось, казалось, что наши ноги наконец коснулись земли. Это было потрясающе и огромное облегчение, все обрело смысл», — сказал он. Выводы статьи применимы к огромному количеству окружающего нас мира: гигроскопичные биологические материалы, то есть биологические материалы, которые пропускают воду и выходят из них, потенциально составляют от 50% до 90% живого мира вокруг нас, включая все древесины в мире, но также и другие знакомые материалы, такие как бамбук, хлопок, сосновые шишки, шерсть, волосы, ногти, пыльцевые зерна растений, внешняя кожа животных, а также бактериальные и грибковые споры, которые помогают этим организмам выживать и размножаться.
Термин, придуманный в документе, «твердые вещества гидратации» применяется к любому природному материалу, который реагирует на влажность окружающей среды вокруг него. С помощью уравнений, которые определила команда, они и другие исследователи теперь могут предсказывать механические свойства материалов на основе основных принципов физики. До сих пор это было верно в основном для газов благодаря общеизвестному общему уравнению газа, известному ученым с XIX века. «Когда мы гуляем по лесу, мы думаем о деревьях и растениях вокруг нас как о типичных твердых телах. Это исследование показывает, что мы действительно должны думать об этих деревьях и растениях как о башнях из воды, удерживающих сахара и белки на месте», — сказал Сахин. , "Это действительно мир воды."
Источник
Последние аномальные новости

Автономная навигация в космосе

Астероидные породы хранят тайны Солнечной системы

Бьют ли молнии на Венере

Величайшее сокрытие НЛО в 21 веке

Жуткая история людей в черном

Загадочное морское существо, похожее на инопланетянина

Когда на Земле были найдены останки инопланетян

На Ольхоне возвели ступу в честь бурятского предсказателя

На телескопе VLT установили инструмент для поиска планет

Нейтронные звезды укажут скорость расширения Вселенной

Порт-Талбот является британской горячей точкой НЛО

Связь между гамма-всплесками и сверхновыми

Сканирование звезды Барнарда в поисках внеземных сигналов

Сотни людей в Мэриленде сообщают о наблюдениях НЛО

Темная материя может уничтожаться внутри белых карликов

Уфологи в штате Виктория изучают ночное небо

Уфологи подсели на фильмы об НЛО Стивена Спилберга

Части белков имеют решающее значение для функций жизни

Черчилль приказал скрыть НЛО, чтобы предотвратить панику

Электроны в странном металлическом мире

Критерии выбора смесителей, особенности бренда Hansgrohe, Grohe и Vidima

Процедура ультразвуковой чистки лица. Как найти хорошую клинику

Антиматерия, как на нее влияет гравитация

Большой кот бродит в британской сельской местности

Верующие из Пентагона тормозят исследования НЛО

Засекреченные столкновения ВМС США с НЛО

Инопланетяне обладают невероятно продвинутой технологией

Инопланетянин все еще преследует семью из Лас-Вегаса

Космические энергии, которые управляют нашим миром

Мистические пещеры и странные исчезновения

Музей в течение двух дней показывает фильмы о НЛО

НАСА опубликовало бомбический отчет об НЛО

НЛО приземлился возле школы в Зимбабве

Обнаружен новый свидетель похищения в Паскагуле

Огромные следы бигфута обнаружили на северо-западе США

Самая горячая бабушка в мире

Сонная деревня стала горячей точкой НЛО

Существует триллион планет, похожих на Землю

Трупы инопланетян обьяснят загадочные увечия скота

Трупы инопланетян. От гоблинов до рептилий

Уфологи получили загадочное послание из будущего

Фестиваль НЛО в Ливингстоне

Водяной слон - неизвестное науке существо с хоботом

Встреча с инопланетянами в Зимбабве

Давно потерянный город богов обнаружен в густом лесу

Дикари из племени Амазонки убили лесоруба

Загадка гибридов людей и зверей

Загадочное антивещество наблюдалось падающим

Земля плоская, а инопланетяне уже здесь

Как НАСА планирует разобраться в необъяснимых явлениях

Капитан Кирк раскрыл планы на случай своей смерти

Католики изучают и обсуждают данные о НЛО

На далекой планете обнаружены признаки жизни

Наблюдения НЛО над Ковентри и Уорикширом

Наблюдения НЛО потрясли небольшой техасский городок

НАСА и похищение инопланетянами в Паскагуле

Новостной канал снял НЛО в облаках

Призрак взывал о помощи, кричала из колодца

Пятифутовые существа с клешнями похитили человека

Разбившиеся корабли и трупы пришельцев на Марсе

Рассказ о встрече индейца с дикой женщиной

Руки призрака заметили на полароидном снимке

Скептик изменил мнение после встречи с бигфутом

Скунсовая обезьяна скрывается во Флориде

Солдаты будут оснащены мозговыми имплантатами

Тайна Стоунхенджа может быть наконец раскрыта

Теория заговора 11 сентября развенчана конспирологом

Третья мировая война в космосе стала ближе

Трупы пришельцев с трехпалыми руками

Умеют ли деревья говорить

Человек-мотылек и опасное будущее

Чупакабру подозревают в серии нападений в Мексике

ВВС США получили первое аэротакси Joby Aviation

Группу НЛО сняли над Сахалином

Динозавры вымерли из-за извержения мега-вулкана

Загадочный феномен НЛО в Великобритании

Звездные войны помогут понять почему происходят революции

Инопланетное вторжение отменяется

Инопланетные мумии могут быть маленькими ламами

Искусственный интеллект поможет исследовать НЛО

Какими будут похороны и загробная жизнь к 2050 году

Канал NBC Nightly News случайно запечатлел белый НЛО

Люди в черном зашли на огонек

Марсоход запечатлел пыльного дьявола

Мозг младенца вылез за пределы черепа

Мы должны найти жизнь в радиусе 60 световых лет

Научно-фантастические книги помогают лучше понимать науку

Новый документальный фильм Спилберга расскажет о НЛО

Пентагон запросил экстренное разрешение на НЛО

Пониманием биосигнатур представляет собой головоломку

Почему в США так озабочены пришельцами

Пришельцы прикидываются землянами

Происхождение этих быстрых радиовсплесков является тайной

Реальная история появления НЛО в валлийской деревне

Роль связующего звена НАСА в офисе Пентагона по НЛО

Самые важные пророчества Нострадамуса для России

Самый продвинутый робот пытается произвести впечатление

Сколько минут повседневной активности продлевают жизнь

Странное существо притаилось на крыше автотрейлера

Телефон ChatGPT находится в разработке

Ужасы Плам-Айленда. Гибриды и насекомые-убийцы

Цифровая платформа для дистанционных исследований сна

Антиматерия падает на Землю, как обычная материя

Загадочная вспышка обнаружена на молодом звездном объекте

Загадочная черная пыль с астероида Бенну

Загадочные камеры пирамиды Сахура

Загадочные случаи с жуткими и проклятыми картинами

Инопланетяне, демоны или психопаты

Неопознанный объект в небе над Воронежем переполошил жителей

НЛО взволновал жителей Воронежской области

НЛО длиной в милю покажут в новом фильме Netflix

Новый сериал Netflix исследует сообщения о встречах с НЛО

Парадокс чайного листа для изучения наножидкостей

Подразделение MUFON в Коннектикуте изучает НЛО

Прогнозируется прорыв в области ИИ к 2030 году

Происхождение колец и ледяных спутников Сатурна

Радиогалактика M87 подтверждает вращение черной дыры

Сворачивание РНК может сыграть роль в возникновении жизни

Связанные разломы объясняют древнюю мифологию

Таможня США опубликовала видеоролики с НЛО

Фермер пополнил метеоритное наследие

Четыре НЛО зависли над провинцией Кхонкэн

Биотехносферы как часть планетарного разума

Влияние солнечных затмений на структуру атмосферы Земли

Завершился праздник 'Летающая тарелка Чехалиса'

Загадочные узоры марсианских камней

Зачем строить мегаструктуры, проще перемещать планеты

Китай будет строить базу внутри лунной лавовой трубы

Люди живут в компьютерной симуляции инопланетян

Мы вступаем в новый золотой век НЛО

Мы находимся на пороге бума летающих такси

НАСА представило новейшее оружие для поиска НЛО

Подразделение MUFON открыло новый сезон лекций

Пролили свет на пути эволюции черных дыр

Следующая пандемия унесет 50 миллионов жизней

Слияние двойного кислородно-неонового белого карлика

Составили глобальный атлас ведьминых кругов

Таинственная черная пыль с астероида Бенну

Таинственный Аляскинский треугольник

Труп мужчины мумифицировался за 16 дней

Черные дыры образуются внутри звездных скоплений

Что нужно делать чтобы дожить до 100 лет

Преимущества и технические характеристики Changan Lamore

Виды чисток лица. Почему нужно обращаться к косметологу

Платформа Filllin.ru. Как выбрать идеальное место для механической чистки лица

Байден не защитит американцев от инопланетян

В поисках доказательств инопланетной жизни

Внеземная цивилизация ищет контакт с Россией

ИИ ChatGPT научился понимать голосовые команды

ИИ способен обнаруживать инопланетян с точностью до 90%

Имплантаты для управления компьютерами силой разума

Искривление нашей галактики обьясняет темного гало

Исследование проливает новый свет на странные лавовые миры

Исчезновение 20 000 человек в Аляскинском треугольнике

Машинное обучение разгадывает тайны атомной геометрии

Можем ли мы найти другую Землю

Обнаружена новая экзопланета с низкой плотностью

Открыли новый способ проверить наличие жизни на Марсе

Песчаные дюны раскрывают характер ветров на Марсе

Радиосигналы раскрывают тайны скрытых черных дыр

Робот-гуманоид Теслы занимается йогой

Сильная жара может уничтожить людей и млекопитающих

Сотовые структуры Марса связали с испарением соленой воды

Темные века нашей Вселенной

ЦРУ намерено выпустить собственную версию ChatGPT

Загадочный Аляскинский треугольник

ИИ в школе поможет учащимся стать более творческими

ИИ научили расшифровывать кудахтанье куриц

ИИ расскажет существовала ли жизнь на Марсе

ИИ ускоряет открытие лекарств в 10 раз

Лас-Вегас становится главной точкой наблюдения НЛО

Микробы могут помочь в поисках внеземной жизни

НАСА впервые доставило на Землю образец астероида

НАСА обнародовало имя своего первого царя НЛО

НЛО ворвался в огненное сердце вулкана Попокатепетль

НЛО сняли в Лакхнау

Община Миссисипи отметит похищение инопланетянами

Получен спектр экзопланеты TRAPPIST-1b

Почему Эйнштейн должен ошибаться

Правительство США готовится объявить об инопланетянах

Протуберанец дает информацию о космической погоде

Сюрпризы звездообразования в незапамятные времена

Теперь мы можем заглянуть в эпоху Создания

Хакер раскритиковал утверждение НАСА об инопланетянах

Хамбо Лама заявил об инопланетянах

Что делает фильм запоминающимся. Анализ ключевых элементов выдающихся кинолент

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика