İki kulağın neden aynı uzunlukta? Bu problem fizikçiler tarafından kolayca çözülür
Büyükanne, neden bu kadar büyük kulakların var? Bu edebi eserlerdeki en meşhur sorulardan biridir ve tabii ki Kırmızı Başlıklı Kız, büyükannesinin elbisesiyle kurdu tereddütle izlerken sordu. Kırmızı Başlıklı Kız bir fizikçiyse, sorması muhtemeldir: Büyükanne, neden iki kulağın tam olarak aynı uzunlukta? Bilim adamları bu "uzunluk sorununun" uzun zamandır farkındaydı, ancak 20. yüzyılın büyük bölümünde bu sorun büyük ölçüde göz ardı edildi. 1998 Nobel Fizik Ödülü sahibi Robert Laughlin, bu konu hakkında ilginç bir makale yazdı.
Laughlin, "Canlı Varlıkların Kritik Dalgaları ve Uzunluk Sorunları" adlı kitabında, organizmaların uzunluklarını nasıl düzenlediğini anlamakta uzun süredir büyük bir ilerleme kaydedilmediğine dikkat çekti. Yaratıkların boyutlarını ayarlayabileceklerini ve bu bilgiyi aldıktan sonra buna göre cevap verebileceklerini önerdi.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Örneğin, bu uzuvlar "istenen" boyutlarına ulaştığında, büyüyen kol veya bacakları durdururlar. Saarland Üniversitesi'ndeki fizikçiler bu fikirleri kabul ettiler ve biyolojik sistemlerin uzunluklarını nasıl ölçtüğünü açıklamak için kullanılabilecek matematiksel bir model oluşturdular.
Yüksek lisans öğrencisi Frederick Folz bu sorunu yüksek lisans tezinde çözdü ve şimdi sonuçları yüksek dereceli "Physical Review E" de yayınladı. Makalenin yazarları arasında teorik kuantum fiziği profesörü olan Gio yer alıyor. Wanna Morigi, teorik biyofizik profesörü Carsten Cruise ve Cruise'un grubunda doktora öğrencisi Lucas Wittman. Bilim adamları bir model sistem olarak aksonları incelemeyi seçerler Aksonlar sinir hücrelerinin (nöronlar) önemli bir parçasıdır. Aksonlar, elektrik sinyallerinin bir nörondan diğerine geçmesine izin veren sinir hücreleri arasındaki bağlardır.
Aksonların uzunluğu birkaç mikrondan birkaç metreye kadar değiştiğinden, organizmanın belli bir aksonun büyüme uzunluğunu kontrol etmek için belli bir yolu olması gerekir. Fizikçiler, organizmaların bunu nasıl yaptığını açıklayabilen bir mekanizma modelini başarıyla geliştirdiler. Bu model sadece nöronların kendi uzunluklarını nasıl belirlediklerini açıklamakla kalmaz, aynı zamanda diğer biyolojik sistemlere de genişletilebilir. Biyolojik sistemlerin büyümesini düzenleyen kimyasal sinyal moleküllerinin davranışı şu şekildedir: Moleküller, aksonların sonuna ulaşıncaya kadar sistemde kimyasal dalgalar şeklinde hareket ederler. Bu "moleküler dalga" yüksek bir frekansla kökenine dönerse geçtiği biyolojik yapı çok kısadır. Bu döngünün sıklığı çok düşükse, kimyasal maddenin geri dönüş süresi daha uzun olacak ve karşılık gelen yapı daha büyük olacaktır.
Meşe ağacının kökten tepesine kadar geçen süreden daha kısa sürede bir molekülün bakteriler içinden geçmesi birkaç mikrometre alır Fizikçiler bu mekanizmayı matematiksel modellerle anlatırlar. Araştırmacılar, bir ağaç, bir kişi veya bir hücre gibi biyolojik bir sistemin bu döngülerin sıklığını "ölçebileceğini" ve bu nedenle yaprakların veya bacakların uzunluğunu belirleyip kontrol edebileceğini düşünüyorlar. Araştırma çalışması, gelecekte çeşitli hastalıkların araştırılması için temel öneme sahip olabilir ve model, elektronik endüstrisinde farklı fiziksel miktarları ayarlamak için de kullanılabilir. Model aynı zamanda internetin dinamiklerini tanımlayabilen unsurlar da içerir ve daha geniş anlamda diğer yapay ağları da içerir.Bu unsurların bu alanlarda daha fazla gelişme ve iyileştirmenin temeli olması muhtemeldir.
