сряда, юни 22, 2011

Може ли хората да усещат магнитното поле на земята?




ScienceDaily (June 21, 2011) — За мигриращите птици и морските костенурки, способността за усещане на земното магнитно поле е от съществено значение за навигацията при пътешествия на дълги разстояния. За хората обаче е общоприето, че нямат вродено усещане за магнитните полета. Изследване публикувано в сп. Nature Communications тази седмица от факултета по Медицински науки в Университета в Масачузетс показва, че протеин в човешката ретина може да усеща магнитните полета щом се постави в Дрозофила, отваряйки нова област за изследване в човешката сензорна биология.

При много мигриращи животни, свето-чувствителни химични реакции включващи флавопротеин криптохром (flavoprotein cryptochrome (CRY)), се считат, че играят важна роля в способността за усещане на земното магнитно поле. В случая на Дрозофила, предишни изследвания от лабораторията Reppert показват, че протеина криптохром открит в тези мухи, може да функционира като зависим от светлината магнитен сензор.

За да тестват дали човешкия криптохром 2 протеин (hCRY2) има подобни магнитно сензорни свойства, Steven Reppert, MD, Higgins Family Professor по неврология и председател и професор по невробиология, дипломирания студент Lauren Foley, и Robert Gegear, PhD, пост докторален колега в лабораторията Reppert, сега асистент професор по биология и биотехнология в Worcester Polytechnic Institute, са създали трансгенетичен Дрозофила модел, при който липсва естественият криптохром протеин, като вместо това се изявява протеина hCRY2. Използвайки поведенческата система, която преди това е била разработена от групата в Reppert, те са показали, че тези трансгенетични мухи могат да усещат и отговарят на магнитни полета генерирани от електрическа бобина и да правят това по начин зависещ от светлината.
Тези открития демонстрират, че hCRY2 има молекулярната способност да функционира като магнитно сензитивна система и може да отвори пътя към по нататъшно изследване в човешкото магнито-усещане. „Допълнителни изследвания на магнитните усещания в хората на поведенческо ниво, с наблягане на изследванията върху влиянието на магнитно поле върху визуалната функция, биха били много информативни,“ пишат Reppert и колегите му в изследването.

Източник: ScienceDaily

неделя, юни 12, 2011

ДНК може да прави разлика между две квантови състояния



Ново изследване показва, че биологичната молекула - ДНК - може да прави разлика между квантови състояния познати като спин.

ScienceDaily (June 4, 2011) — Важат ли принципите на квантовата механика върху биологичните системи? До сега, споделя проф. Ron Naaman от Химично-Физичния департамент на Института (Факултета по Химия), и биолозите и физиците са считали квантовите системи и биологичните молекули все едно са ябълки и портокали (т.е. напълно различни неща- бел. Eon). Но изследването, което провели заедно с учени от Германия, което е публикувано наскоро в сп. Сайънс, показв, че биологичната молекула – ДНК – може да прави разлики между две квантови състояния познати като спин.

Общоприето е, че квантовите феномени, се случват в екстремно малки системи – единични атоми, например, или много малки молекули. За да ги изследват, учените трябва да охладят материала си до температури приближаващи абсолютната нула. Щом системата надвиши определена температура или големина, квантовите й свойства се сриват, и превес взима „всекидневната“ класическа физика. Naaman: "Биологичните молекули са доста големи, и те работят при температури, които са доста по високи от температурите, при които повечето квантови физични експерименти се провеждат. Човек би очаквал, че квантови феномени като спина, който съществува в две противоположни състояния, да бъде разбъркан в тези молекули – и следователно без значение за тяхното функциониране.“

Но биологичните молекули имат и друго свойство: те са chiral (тип молекула, която няма вътрешна равнина на симетрия и следователно суперналожимо огледално отражение). С други думи, те съществуват или в „десни“ или в „леви“ форми/страни, които не могат да бъдат наложени една на друга. Двойната спирала на ДНК е двойно chiral – едновременно в подредбата на индивидуалните нишки и в посоката на извивка на спиралата. Naaman е знаел от предни изследвания, че някои chiral молекули могат да взаимодействат по различни начини с двата различни спина. Заедно с проф. Zeev Vager от Департамента за Физика и Астрофизика, студента Tal Markus, и проф. Helmut Zacharias и неговата изследователска група от Университета в Мюнстер, Германия, той се е заел да разбере дали ДНК може да покаже спин-селективни свойства.

Изследователите създали само-сглобяващи се единични пластове от ДНК прикрепени към златна основа (субстрат). След това изложили ДНК върху влиянието на групи електрони с двете посоки на спин. И наистина, резултатите на групата надминали очакванията: Биологичните молекули реагирали силно с електрони носещи един от тези спинове, и почти не реагирали с останалите. Колкото по-дълга е била молекулата, толкова по-ефективна е била в избиранетона електрони с желания спин, докато единични нишки и повредени части от ДНК не показали това свойство. Тези открития показват, че сбособността да се избират електрони с определен спин произтича от chiral структурата на ДНК молекулата, която някак „установява избора“ за спина на електрони преминаващи през нея.

Всъщност, казва Naaman, ДНК се оказва супер „спин филтър“, и откритията на групата могат да имат връзка и със биомедицинските изследвания и в областтана спинотрониката. В по-нататъшни изследвания например, като се има предвид, че ДНК само понася вреда от спинове сочещи в една посока, тогава излагането й може да бъде ограничено и медицинските устройства да се създадат според това свойство. От друга страна, ДНК и други биологични молекули могат да станат централна точка на нов тип спинотронни устройства, които ще работят по-скоро върху спина на частиците, отколкото електричния заряд, както е сега.

Източник: ScienceDaily