Международная группа исследователей под руководством групп из Института Макса Планка в Марбурге и Университета Филиппа в Марбурге наткнулась на первый в природе регулярный молекулярный фрактал, передает портал Качественный Казахстан. 

Они обнаружили микробный фермент — цитратсинтазу цианобактерии, — который спонтанно собирается в структуру, известную как треугольник Серпинского. Электронная микроскопия и исследования эволюционной биохимии показывают, что этот фрактал может представлять собой эволюционную случайность.

Изображения фракталов в природе: папоротник, раковина, дельта реки. MPI f. Terrestrial Microbiology/ Hochberg

Снежинки, листья папоротника, головки цветной капусты романеско: многие структуры в природе имеют определенную закономерность. Отдельные их части напоминают форму всей конструкции. Такие формы, повторяющиеся от большей к меньшей, называются фракталами. Но регулярные фракталы, почти точно совпадающие во всех масштабах, как в примерах выше, в природе очень редки.

Молекулы также обладают определенной закономерностью. Но если посмотреть на них с большого расстояния, никаких признаков этого уже не увидеть. Затем вы видите гладкую материю, характеристики которой больше не соответствуют характеристикам отдельных молекул. Степень тонкой структуры, которую мы видим, зависит от нашего увеличения — в отличие от фракталов, где самоподобие сохраняется на всех масштабах. На самом деле регулярные фракталы на молекулярном уровне совершенно неизвестны в природе.

Это несколько удивительно. В конце концов, молекулы могут принимать самые разные чудесные формы. У ученых есть обширные каталоги самоорганизующихся сложных молекулярных структур. Однако среди них никогда не было регулярного фрактала. Оказывается, почти все самосборки, выглядящие правильно, приводят к такой регулярности, которая становится гладкой в ​​больших масштабах.

Международная группа исследователей под руководством групп из Института Макса Планка в Марбурге и Университета Филлипса в Марбурге обнаружила первый в природе регулярный молекулярный фрактал. Они обнаружили микробный фермент — цитратсинтазу цианобактерии, — который спонтанно собирается в регулярный фрактальный узор, известный как треугольник Серпинского. Это бесконечно повторяющаяся серия треугольников, состоящая из меньших треугольников.

«Мы наткнулись на эту структуру совершенно случайно и почти не могли поверить в то, что увидели, когда впервые сделали ее изображения с помощью электронного микроскопа, — говорит первый автор Франциска Сендкер. — Белок образует эти красивые треугольники, и по мере роста фрактала мы видим все большие и большие треугольные пустоты в середине, что совершенно не похоже ни на одну белковую сборку, которую мы когда-либо видели».

Тот факт, что что-то столь сложное на вид, как молекулярный фрактал, могло так легко возникнуть в ходе эволюции, предполагает, что еще больше сюрпризов и красоты может скрываться в до сих пор не открытых молекулярных ансамблях многих биомолекул.

Источник: Nature