Biz beyni və əzələləri ayırmağa meylliyik – beyin düşüncəni həyata keçirir; əzələ bunu edir. Beyin dünya haqqında mürəkkəb məlumatları qəbul edir, qərarlar verir, əzələ isə sadəcə icra edir. Bu fərq hüceyrədəki bəzi molekulların yaşamaq üçün lazım olan hərəkətləri təyin etmək üçün kimyəvi mühitdən gələn məlumatları emal edən, digərləri isə əsas strukturları quran “əzələ” kimi qəbul edildiyi hüceyrə prosesləri haqqında anlayışımıza qədər uzanır. hüceyrənin sağ qalması üçün.

Ancaq yeni bir araşdırma, strukturları, yəni əzələləri quran molekulların özlərinin həm düşünməyi, həm də etməyi necə bacardıqlarını göstərir. Maynooth Universiteti, Çikaqo Universiteti və Kaliforniya Texnologiya İnstitutunun alimləri tərəfindən aparılan araşdırma Nature jurnalında dərc olunub .

“Biz göstəririk ki, uzun müddətdir “əzələ” kimi tədqiq edilən təbii molekulyar proses – nüvələşmə – sadə neyron şəbəkəsi ilə rəqabət aparan mürəkkəb hesablamalar apara bilər” – deyə Çikaqo Universitetinin dosenti Arvind Muruqan, iki böyük mütəxəssisdən biri bildirib. kağız üzərində həmmüəlliflər. “Bu, təkamülün hüceyrələrdə daha az xərclə daha çox iş görmək üçün istifadə edə biləcəyi açıq-aydın gizli bir qabiliyyətdir; ‘işləyən’ molekullar da ‘düşünmə’ edə bilər.

Fizikadan istifadə edərək düşünmək

Hüceyrələr yaşadıqları mühiti tanımalı və yaşamaq üçün müxtəlif işlər görməlidirlər. Məsələn, molekulların bəzi kombinasiyaları ovuşdurmağı tələb edən stress vaxtını, digər molekul birləşmələri isə bolluq vaxtını göstərə bilər. Lakin bu molekulyar siqnallar arasındakı fərq incə ola bilər – fərqli mühitlər eyni molekulları, lakin fərqli nisbətlərdə ehtiva edə bilər.

Tədqiqatın aparıcı müəllifi, Maynooth Universitetinin Hamilton İnstitutunun tədqiqatçısı, doktor Constantine Evans izah etdi ki, bu, bir az evə girib təzə bişmiş peçenyenin iyini duymağa, yanan rezin iyinə bənzəyir. “Beyniniz müxtəlif qoxulu kimyəvi birləşmələri hiss etdiyinizdən asılı olaraq davranışınızı dəyişdirəcək. Heç bir beynin olmamasına baxmayaraq, sadəcə molekulyar sistemin fizikasının eyni şeyi edə biləcəyini soruşmağa başladıq “dedi.

Ənənəvi baxış bu idi ki, hüceyrələr konseptual olaraq laptopunuzdakı elektron sxemlərə bənzəyən molekulyar sxemlərdən istifadə edərək bu şəkildə hiss edə və cavab verə bilər; bəzi molekullar hiss edir, digər molekullar nə edəcəyinə qərar verir və nəhayət, ‘əzələ’ molekulları bir hərəkəti həyata keçirir (məsələn, struktur qurur).

Burada tədqiq edilən alternativ ideya ondan ibarətdir ki, bütün bu tapşırıqlar – hiss etmə, qərar vermə, cavab vermə – “əzələnin” özünə xas olan fizika tərəfindən bir addımda yerinə yetirilə bilər. Bu tədqiqatda iştirak edən fizika “faza keçidləri”dir – 0 °C-yə çatdıqda bir stəkan suyun donduğunu düşünün; əvvəlcə bir az buz parçası “nüvələşir” və sonra bütün stəkan su donana qədər böyüyür.

Göründüyü kimi, “dondurma” – nüvələşmə aktında bu ilkin addımlar “düşünməyə” bənzəmir. Lakin bu iş göstərir ki, dondurma aktı incə şəkildə fərqli kimyəvi birləşmələri – məsələn, yulaflı kişmiş peçenye ilə şokolad çipinin qoxusunu “tanıya” və cavab olaraq müxtəlif molekulyar strukturlar qura bilər.

Təcrübələrdə möhkəmlik

Müəlliflər DNT nanotexnologiyasından istifadə edərək nüvələşməyə əsaslanan qərar qəbul etmənin möhkəmliyini sınaqdan keçirdilər, bu sahədə professor Erik Winfree qabaqcıllığa kömək etdi. “Nəzəriyyə ümumidir və istənilən molekula şamil edilməlidir. Lakin DNT bizə minlərlə növ molekulun mürəkkəb qarışıqlarında nüvələşməni eksperimental olaraq öyrənməyə və neçə növ molekulun olduğunu və onların hansı növ qarşılıqlı təsirlərə malik olduğunu sistematik şəkildə başa düşməyə imkan verir”, – Erik izah etdi.

Təcrübə bir neçə sürprizi üzə çıxardı – “əzələ” əsasında qərar qəbul etmək təəccüblü dərəcədə möhkəm və genişlənə bilirdi. Təcrübə zamanı molekulların tükənməsi kimi nəzəriyyədə modelləşdirilməmiş fəsadlar zərər vermək əvəzinə kömək etdi. Nəticədə, nisbətən sadə təcrübələr, əvvəlki dövrə əsaslı yanaşmalardan təxminən 10 dəfə böyük olan min növ molekulları əhatə edən nümunənin tanınması problemlərini həll etdi. Hər bir halda, molekullar müxtəlif kimyəvi nümunələrə cavab olaraq müxtəlif nanometr miqyaslı strukturlar qurmaq üçün bir araya gəldi – strukturun qurulması aktı istisna olmaqla, nəyin qurulacağına qərar verdi.