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• Ein System aus molekularen Kondensaten, in dem ausschließlich Anziehungskräfte wirken, kann zu einer „Run-and-Chase“-Dynamik der wechselwirkenden Partner führen
• Die Wechselwirkung hängt von der Größe und Form der Kondensate ab und kann auch zu einer aktiven Bewegung führen
• Das Modell trägt zum Verständnis der zellulären Organisation bei und kann helfen, selbstangetriebene Akteure in künstlichen Systemen zu entwerfen
Innerhalb von Zellen werden bestimmte Funktionen durch eine lokale Anpassung der molekularen Zusammensetzung erfüllt. Materialverdichtung führt dabei zur Bildung dichter Tröpfchen, die sich dynamisch neu anordnen können. Dabei bestimmt insbesondere die Wechselwirkung zwischen solchen dichten Regionen die Beschaffenheit der Kondensate. Wissenschaftler der Abteilung Physik lebender Materie am MPI-DS haben kürzlich ein Modell entwickelt, das eine solche Dynamik der Phasentrennung allein auf der Grundlage von Anziehungskräften beschreiben kann.
„Man könnte meinen, dass ein System, in dem nur Anziehungskräfte wirken, ein einziges großes, stationäres Kondensat bilden würde“, erklärt Jacopo Romano, Erstautor der Studie. „Stattdessen beobachteten wir jedoch eine unerwartete emergente Verfolgungsdynamik, die zu Bewegung und Antrieb führt“, erklärt er. In ihrem Modell untersuchten die Physiker ein minimales System basierend auf zwei Tröpfchen. Nachdem sie dem System gegenseitige Anziehungskräfte hinzugefügt hatten, zeigten sich unterschiedliche Verhaltensweisen, abhängig von Größe, Form und chemischer Aktivität der Kondensate. Eine dieser Verhaltensweisen ähnelt dem „Run-and-Chase“-Mechanismus, der auch in nicht-reziproken Systemen mit An- und Abstoßungskräften beobachtet wird. Da das Modell nur auf Anziehung beruht, lässt es sich hier mit einem Laternenfisch vergleichen, welcher der Beute folgt, die wiederum der Laterne folgt, was letztlich zu Bewegung führt.
„Dies ist ein interessantes Beispiel dafür, wie eine Nicht-Gleichgewichtsemulsion so gestaltet werden kann, dass sie nicht-reziproke Verfolgungsinteraktionen zwischen Tröpfchen zeigt“, kommentiert Ramin Golestanian, Direktor der Abteilung Physik lebender Materie. Die Ergebnisse der Studie liefern neue Erkenntnisse darüber, wie sich Zellen organisieren können, um ihre Lebensfähigkeit zu sichern. Ebenso können sie für den Entwurf molekularer Maschinen genutzt werden, bei denen selbstantriebsfähiges Verhalten erforderlich ist.
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/mrpd-rgnx
https://www.ds.mpg.de/4125150/260605_condensates
Ähnlich wie bei einem Laternenfisch und seiner Beute können in molekularen Systemen – wie beispielsw ...
Copyright: © MPI-DS, LMP
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler
Biologie, Physik / Astronomie
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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