Великий крок для нанотехнологій: вчені впритул наблизилися до того, щоб механічно контролювати хімічні реакції.
Майже всі хімічні реакції, що протікають в живих організмах, знаходяться під контролем ферментів, білкових молекул, які виступають в ролі ефективних каталізаторів. Вони стимулюють зближення молекул реагентів під потрібним кутом і в потрібних поєднаннях, переносять на них електрони і так далі. Без цієї допомоги багато реакцій у клітці протікали б на багато порядків повільніше, а то й зовсім би не протікали.
Саме над тим, як би «вхопити» молекули реагенти і зблизити їх у потрібній комбінації, задумалися вчені, які працюють під керівництвом професора Джованні Зоччі (Giovanni Zocchi). «Замість того, щоб просто спостерігати за тим, що роблять молекули, - каже він, - ми можемо механічно на них впливати».
Для цього вчені створили не зовсім звичайний комплекс, хімічно приєднавши до білка «пружину» зі спіралі ДНК. ДНК механічно впливала на структуру тієї чи іншої частини білка. Таким шляхом вчені змогли включати або вимикати роботу ферменту, контролюючи хід каталізованої ним реакції. А за допомогою пари інших «пружин» ДНК - діяти ще точніше, специфічно контролюючи той чи інший крок реакції.
На основі цієї роботи Зоччі і його колеги запропонували вирішення однієї цікавої фізичної проблеми. У спрощеному вигляді вона відома кожному: якщо спробувати встромити в землю розгалужену або пряму палицю, прикладаючи до неї вертикально спрямоване зусилля, вона залишається прямою, поки не буде досягнута деяка критична величина цього зусилля. Але після досягнення цієї величини, палиця згинається не потроху, а різко і сильно.
"Це явище відоме будь-якій дитині, - додає Зоччі, - який коли-небудь згинав цибулю, натягуючи на неї тетиву. Спершу потрібно значне зусилля, щоб зігнути його, але після того утримати його в зігнутому вигляді набагато легше ".
Ті самі «пружинки» ДНК, які використовували Зоччі з колегами, являють собою такі ж еластичні структури, енергію деформації яких вчені вирішили досліджувати. При цьому вони виявили, що при зміні структури ДНК в ході згинання є точка біфуркації, до досягнення якої вона згинається плавно, а після - з утворенням різкого перегину. По різні боки цієї точки докладена енергія змушує систему (палицю, цибулю або нитку ДНК) поводитися абсолютно по-різному.
Трохи детальніше про біфуркації та їх цікаві додатки читайте в статті, присвяченій фракталам: «Краса повтору».
За прес-релізом UCLA