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
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Подписывайтесь на наш Телеграм-канал
Последние аномальные новости

Американский истребитель сбил зависший над землей НЛО

Блоки питания на алмазных транзисторах рядом

Жители западной Австралии сняли странные огни

Землеподобная планета у мертвого солнца дает надежду

Земля будет поглощена вместе с Меркурием и Венерой

ИИ Google будет питаться ядерной энергией

Как консерваторы должны реагировать на феномен НЛО

Какие минусы есть у цифрового бессмертия

Корпорация Google разрабатывает человекоподобный ИИ

Космический двигатель для нового класса звездолетов

Летающего гуманоида заметили в небе

На ферме в Кентукки родилась корова-мутант с двумя головами

Наблюдение НЛО в долине Гудзона

Найдено логово большой кошки, забитое останками овец

Обнаружили кнопку паузы в развитии человека

Образцы Рюгу ставят под сомнение формирование астероидов

Пандемия COVID-19 повлияла на климат Луны

Первая экзопланета, открытая в рамках новой программы

Подлинная история, стоящая за инцидентом в Розуэлле

Подробности об инциденте с НЛО в Розуэлле

Раскрыты механизмы образования голосов в голове

Серная кислота Венеры является строительным материалом жизни

Столкновение ионов приводит к появлению сильнейших полей

Странное небесное явление в Амарилло

Таинственная сеть подземных туннелей под Европой

Таинственное исчезновение пилота после встречи с НЛО

Телескопы КЧР зафиксировали более 10 экзопланет

Тройная звездная система с рекордно коротким периодом

Удивительный потенциал для жизни вокруг звезд F-типа

Элитные яхты станут атомными

Алифатические углеводороды на поверхности Цереры

Армия США проводит испытания робота-собаки с винтовкой

Астероид, убивший динозавров, был не один

Бывалый Лох-Несский шкипер делится снимками чудовищами

Вселенная устроена более гладко

День, когда метеорит попал в женщину

Жуткий черный джинн снят над Тель-Авивом

Загадочные мегалиты острова Пасхи

Загадочные пирамиды Франции

Излучение черной дыры способствует звездным извержениям

Как происходит кипение и конденсация в космосе

Как ранчо в Юте стало центром паранормальной активности

Китай тайно строит странную атомную подводную лодку

Контроль времени деления капель синтетической ДНК

Кратеры на астероидах - результат деятельности инопланетян

Лидарная система БПЛА преобразит военное применение

Между Плутоном и его спутником Хароном нет ничего общего

Мечта о лазерном оружии на поле боя стала реальностью

Обнаружили грозовые гамма-вспышки нового типа

Открыли кнопку паузы в жизни человека

Открыли речевой ИИ ChatGPT - ждём вала говорящих голов

План по воскрешению шерстистого мамонта в 2028 году

Подавал ли когда-нибудь президент США заявление об НЛО

Похищение инопланетянами на Манхэттене

Самая подробная инфракрасная карта Млечного Пути

Секретная миссия Елизаветы II по исследованию НЛО

Создали модель голографической темной энергии

Телеграм с 2018 года сливал властям данные пользователей

Телепортировали логический кубит отказоустойчивым методом

Удивительная Белоградчикская крепость

Стандартизация и сертификация полиэтиленовой пленки в различных отраслях

Рекомендации по регулярному уходу и профилактике поломок дверных замков

Американские предсказатели пугают Судным днем

Вас ждет уфо-конференция в Западном Коннектикуте

Гнома заметили рядом с закрытой военной зоной

Древнее месопотамское сказание о Всемирном потопе

Европейский симулятор лунной жизни

Инопланетяне пытаются связаться с Землей

Как отсрочить старость и продлить молодость

Королева Британии интересовалась кругами на полях

Королева Елизавета послала советников изучать круги на полях

Королевская семья и их тайная страсть к НЛО

Космическая радиация влияет на когнитивные способности

Модели ИИ неизменно придерживаются левых взглядов

На Хароне обнаружили углекислый газ

На Центральном побережье Перу нашли 113 геоглифов

Наноструктуры намекают на происхождение жизни

Неразгаданные тайны инцидента с НЛО в Розуэлле

НЛО, летящий по небу Сан-Антонио и Хондо

Нострадамус из Бразилии предсказал большую войну

Падающие спутники необратимо отравляют атмосферу

Перперикон - европейский Мачу-Пикчу

Проанализированы первые образцы с обратной стороны Луны

Раскрыта любовь королевы Елизаветы к НЛО

Самая подробная карта мозга, которую вы когда-либо видели

Странная галактика с газом, затмевающим звезды

Темная материя может слабо взаимодействовать

Уфологи видели НЛО над уральским поселком Канашево

Уфологическая база данных поможет объяснить феномен НЛО

Эволюционная модель пересматривает истоки биоразнообразия

Экзопланета обнаружена у звезды Барнарда

Ядерный удар по огромному астероиду может спасти Землю

Топ-5 распространенных проблем с дверными замками и как их решить

Близкая сверхновая звезда повлияла на жизнь на Земле

В Теннесси было зарегистрировано 32 случая наблюдения НЛО

Города Колорадо, в которых чаще всего видели НЛО

Женщина прошла через процедуру экзорцизма

Жуткие сооружения на дне озера Мичиган

Загадочная зона субдукции под Тихим океаном

Замеченный в небе НЛО был сбит американским истребителем

Какое место занимает Лас-Вегас среди уфологов

Карликовая планета Церера когда-то была покрыта океаном

Клетки мозга отвечают за то, как мы воспринимаем время

Корпорации контролируют большинство подводных инет-кабелей

Лучшие города США по наблюдениям НЛО

НАСА продемонстрировало работу космолазера

Насколько особенной является галактика Млечный Путь

Насколько прекрасен Млечный Путь

НЛО не подчиняются законам физики

Нью-Йорк занимает второе место по количеству наблюдений НЛО

Обнаружена ранее неизвестная культура эпохи неолита

Обнаружили давно утраченное морское дно под Тихим океаном

Плотная атмосфера Марса заперта в глинистой поверхности

Пророчества Уильяма Брэнема

Реинкарнация. Древние верования и современные исследования

Роботизированная группа готовится к работе на Луне

Следы конуса брызг к югу от горы Павонис Монс

Сны и квантовая теория, аномалии зоны молчания

Создали съедобный транзистор для слежки

Создают цифрового двойника человека

Тайны строительства и перемещения мегалитов

Что на самом деле произошло в засекреченном офисе Пентагона

Эта встреча с НЛО в Аризоне заставит вас поверить

Баальбек, древний город, хранитель тайн и загадок

Джо Роган разоблачает бессмысленные заговоры о НЛО

Загадочная древняя богиня Месопотамии Иштар

Загадочная корейская пирамида Чангун-чонг

Заметили необычную раздутую и асимметричную экзопланету

Застывшие во времени скальные образования Марса

Знаменитое прошлое селения Брод-Хейвен

Канада опубликовала снимки НЛО, сбитого истребителем

Климат Земли при проходе через межзвездные облака

Ледник Судного дня будет таять быстрее

Местные жители видели посадку НЛО в Бентили

Могут ли горячие звезды поддерживать жизнь

Мы живем в симуляции, доказательства этого скрыты в Библии

На Луне широко распространены источники воды

НЛО необходимо исследовать, считает бывший астронавт

НЛО прилетают к американцам в двух случаях

Новые открытия о галактических потоках

Опровержение гипотезы 'Теории сборки всего сущего'

Органика на Церере оказалась продуктом ее океана

Официальный трейлер документального фильма об НЛО

Первые наблюдения за распадом ультраредких частиц

Полиция обнародовала данные о наблюдениях НЛО за 10 лет

Размеры линз дополненной реальности поместили в пару очков

Секретная система дистанционного наблюдения Израиля

Тайны подземных миров древнего Китая

Уфологическая конференция в Западном Коннектикуте

Что происходит с человеком, когда он застревает в космосе

Что СССР знал о полете американцев на Луну

Шипастый НЛО заметили в Мексике

Это первое селфи с НЛО

Купить ссылки

Сатоши Накамото

Процесс накладывания ареста на недвижимость

В небе под Ивьем заметили кое-что необычное

Душа убитого мужчины вселилась в тело его внука

Есть ли на этой фотографии 1941 года iPad

Зеленокожие дети с хрупкими костями и слабыми глазами

Инопланетяне могут быть обречены из-за изменения климата

Компания Ring просит клиентов искать призраков на записях

Красное смещение и вызовы гипотезе Большого взрыва

Лунотрясения угрожают будущим лунным базам

Марсоход обнаружил необычный полосатый камень

Может ли ИИ помочь спасти нашу планету

Над Техасом сняли бесшумный НЛО-бумеранг

Находки в египетских пирамидах, взбудораживших умы учёных

НЛО используют антигравитацию, чтобы обойти законы физики

Обновление фундаментальных физических концепций

Охотники на Лох-Несское чудовище обрели новую надежду

Паранормальные места Московской области

План в стиле Армагеддона может спасти Землю

Признаки жизни на экзопланетах созданы в лаборатории

Развитые цивилизации перегреют свои планеты за 1000 лет

Растения и микробы процветают у оранжевых карликов

Российские чиновники, которые видели НЛО

Секретная древнеегипетская астрология

Стандартная модель солнечных вспышек неверна

Странное существо сняли у берегов Ирландии

Тайна песни из одной из самых глубоких точек Земли

У Земли появится новая крошечная мини-луна

Удивительное величие Тикаля

Черная дыра приближается к нашей системе каждые 10 лет

Эволюция Вселенной с течением времени

Это не сферы Дайсона, это HotDOG

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика