Milyen gyorsan baktériumok szaporodnak, Popular Mechanics magazin
Minden élő és élettelen köteles engedelmeskedni a fizika törvényei - beleértve a termodinamika második törvénye, amely kimondja, hogy az entrópia egy elszigetelt rendszer nem tudja csökkenteni. Első pillantásra nagyon szervezett többsejtű élőlények léteznek ellentétes a törvény „nem csökkenő rendetlenség”, de valójában a keletkező hő megnöveli az entrópia az univerzum, és a termodinamika második törvénye nem sérül. Mindazonáltal ezen a területen van egy csomó kérdést. Mennyi hőt kell kiosztani rekeszét a világűrben, hogy kompenzálja a belső rendelés a szempontból a termodinamika? Milyen közel megfelelő sejtek a határértéket az a termodinamika második törvénye?
Jeremy England (Jeremy Anglia) fizikus az MIT mintájára a folyamat reprodukálása Escherichia coli (E. coli). Figyelembe véve a bakteriális sejt eszköz funkcióit reprodukciójára és a növekedés üteme, tudós számított legkisebb mennyiségű hőt, hogy az E. coli kell kiosztani, hogy a környezetben, hogy ne sérti a termodinamika második törvénye. A tényleges fűtőértéke körülbelül ugyanabban a sorrendben, mint az elméleti: a baktérium „melegíti” a környezet minden hatszor erősebb, mint azt mondja termodinamika. A biológiai rendszer egy meglehetősen nagy hatásfokkal.
Angliában használt statisztikai mechanika módszert (számítás a valószínűségek a különböző relatív helyzetét atomok és molekulák) szimulálására egy 20 perces reprodukciós eljárás E. coli, baktérium, amelyben a fogyaszt sok élelmiszer, átalakítja elektromos, és elrendezi a újraépíti molekulájában (beleértve fehérjék és DNS), és végül osztja két sejtek.
Hogy vizsgálja meg a termodinamika ez a folyamat, England úgy döntött, hogy a modell fordított a helyzet, ahol a két sejt olvadnak. Ez az esemény annyira valószínűtlen a természetben, a legvalószínűbb, soha nem fog megtörténni. Számszerűen, ez a valószínűség megbecsülhető kiszámításakor a valószínűsége a fordítottja a kémiai reakciók szükségesek a szétválás a bakteriális sejt. A leggyakoribb ilyen reakciók - az a peptid-kötések. Annak a valószínűsége, hogy a reakció megy spontán az ellenkező irányba, olyan kicsi, hogy bizonyos elvont „örök” sejt ez az esemény csak egyszer 600 évvel fog bekövetkezni. A spontán törés összes 1,6 milliárd előforduló peptid-kötés egy bakteriális sejtben volna várni sokkal hosszabb. Számolja ki a szükséges energiát megtörni ezeket a kötvényeket, és az idő, amely alatt ez a folyamat megy spontán, Anglia becsült elméleti paramétereket és a fordított folyamat - a sejtosztódás alkossanak meg a peptid-kötések.
Azt találtuk, hogy a számított érték valamivel több, mint egyhatoda a hőmennyiség, hogy a baktérium a környezetbe történő kibocsátások időegységenként. baktériumok is szaporodnak, és elméletileg gyorsabb, de Angliában úgy véli, nem valószínű, hogy fejlődni, hatékonyságának növelése reprodukció - a baktériumok, sok más „intracelluláris feladatokat.” De a terület szakértői szintetikus biológia England számítások nagyon érdekes lehet: ezek bizonyítják a képesség, hogy a mikroorganizmusok, amelyek megosztják gyorsabb, mint a módosítatlan társaik.
Anglia úgy véli, hogy a munka is közvetve pontot az okokat, amelyek a DNS volt, nem RNS fejlődött, mint a hordozó genetikai információ: DNS kapcsolatok sokkal tartósabb és kevésbé hajlamosak a spontán törés. Másrészt, a „termodinamikai gát” organizmusok támaszkodó RNS alább. Ezek szaporodnak gyorsan kialakuló és az összes rendelkezésre álló forrásokat.