عدم تناسق الطاقة الحركية يمكن أن يعيد تعريف الفيزياء الجزيئية

اكتشف العلماء أن الجزيئات يمكن أن تتفاعل بطريقة غير تفاعلية دون قوى خارجية، وهو اكتشاف يمكن أن يغير فهمنا للتفاعلات الجزيئية وتطور الحياة. اكتشف باحثون من جامعة ماين وجامعة ولاية بنسلفانيا أن الجزيئات يمكن أن تتفاعل بطريقة غير تفاعلية دون قوى خارجية.

إن القوى الأساسية مثل الجاذبية والكهرومغناطيسية هي قوى تفاعلية، مما يعني أن جسمين يجذبان أو يتنافران. ومع ذلك، في تجربتنا اليومية، لا يبدو أن التفاعلات تتبع هذا التكافؤ. على سبيل المثال، تنجذب الحيوانات المفترسة إلى الفريسة، لكن الفريسة تميل إلى الفرار من المفترس. تعتبر مثل هذه التفاعلات غير المتبادلة ضرورية للسلوك المعقد للكائنات الحية.

بالنسبة للأنظمة المجهرية مثل البكتيريا، تم تفسير آليات التفاعلات غير التفاعلية بواسطة القوى الهيدروديناميكية أو القوى الخارجية الأخرى، وكان يُعتقد سابقًا أن أنواعًا مماثلة من القوى تفسر التفاعلات بين الجزيئات الفردية.

نشر عالم الفيزياء النظرية ر. دين أستوميان من جامعة ولاية بنسلفانيا ومعاونيه أيوسمان سين ونيلادري سيخار ماندال نتيجة بحث في مجلة "كيم" (Chem) الشهيرة للصحافة الخلوية.

تستشهد هذه الآلية بالتدرجات المحلية للمواد المتفاعلة والمنتجات بسبب التفاعل الذي يتم تسهيله بواسطة كل محفز كيميائي (مثال على المحفز الحيوي هو الإنزيم). نظرًا لأن استجابة المحفز للتدرج تعتمد على خصائص المحفز، فمن الممكن أن يتم صد جزيء واحد بواسطة جزيء آخر ولكنه ينجذب أيضًا إلى جزيء آخر.

العوامل الرئيسية: عدم التماثل الديناميكي

أدرك المؤلفون أثناء المناقشة أن كل محفز لديه خاصية تسمى "عدم التماثل الحركي" التي تتحكم في اتجاه التفاعل مقابل تدرج التركيز. هذه هي "لحظة يوريكا". ولأن عدم التماثل الحركي هو خاصية للإنزيم نفسه، فإنه يمكن أن يتطور ويتكيف. تلعب التفاعلات غير المتكافئة التي يسمح بها عدم التماثل الديناميكي أيضًا دورًا حاسمًا في التفاعلات بين الجزيئات وقد تلعب دورًا حاسمًا في العملية التي تصبح بها المواد البسيطة معقدة.