Enthüllung der Geheimnisse nicht-reziproker Molekülinteraktionen
Forscher entdecken einen Mechanismus, bei dem Moleküle ohne äußere Kräfte miteinander interagieren und erhellen so, wie einfache Materie sich in komplexe Strukturen entwickelt und potenzielle technologische Anwendungen.
Entdeckung nicht-reziproker Molekülinteraktionen
Wissenschaftler der Universität von Maine und der Penn State haben eine bahnbrechende Entdeckung gemacht: Moleküle können ohne den Einfluss äußerer Kräfte miteinander interagieren. Dieses Phänomen stellt herkömmliches wissenschaftliches Verständnis in Frage und widerspricht den herkömmlichen Regeln, die grundlegende Kräfte wie Schwerkraft und Elektromagnetismus regeln.
In unserem täglichen Leben beobachten wir oft Interaktionen, die nicht den standardmäßigen Gesetzen von Anziehung und Abstoßung folgen. Ein klassisches Beispiel ist die Beziehung zwischen Raubtieren und Beute. Während das Raubtier von seinem Ziel angezogen wird, flieht die Beute instinktiv. Diese nicht-reziproken Interaktionen spielen eine entscheidende Rolle bei den komplexen Verhaltensweisen, die bei lebenden Organismen beobachtet werden.
Neuer Mechanismus für nicht-reziproke Interaktionen
Bisherige Untersuchungen erklärten nicht-reziproke Interaktionen in mikroskopischen Systemen durch hydrodynamische oder andere äußere Kräfte. Eine in der Zeitschrift Chem veröffentlichte Studie präsentiert jedoch eine bahnbrechende Erkenntnis. Unter der Leitung von R. Dean Astumian, einem theoretischen Physiker der UMaine, in Zusammenarbeit mit Ayusman Sen und Niladri Sekhar Mandal von der Penn State, stellt die Studie einen neuen Mechanismus vor, der zeigt, wie einzelne Moleküle ohne den Einfluss hydrodynamischer Effekte nicht-reziproke Interaktionen eingehen.
Dieser Mechanismus basiert auf den lokalisierten Gradienten von Reaktanten und Produkten, die durch Reaktionen, die durch chemische Katalysatoren wie Enzyme erleichtert werden, erzeugt werden. Bemerkenswerterweise kann die Reaktion eines Katalysators auf diese Gradienten, die durch seine einzigartigen Eigenschaften diktiert wird, dazu führen, dass ein Molekül ein anderes abstößt und gleichzeitig anzieht.
Die Bedeutung kinetischer Asymmetrie
Die Forscher identifizierten eine Eigenschaft, die jedem Katalysator innewohnt und als kinetische Asymmetrie bezeichnet wird, die die Richtung der Reaktion auf Konzentrationsgradienten bestimmt. Diese Eigenschaft, die enzymen inhärent ist, hat das Potenzial, Evolution und Anpassung voranzutreiben.
Diese nicht-reziproken Interaktionen, die durch kinetische Asymmetrie ermöglicht werden, spielen eine entscheidende Rolle bei molekularen Interaktionen und können den Übergang von einfacher Materie zu Komplexität formen. Darüber hinaus ist kinetische Asymmetrie für die Richtungsbestimmung biomolekularer Maschinen von entscheidender Bedeutung und hat das Design synthetischer molekularer Motoren und Pumpen beeinflusst.
