Pada tahun 1867, dalam upaya untuk menguji gagasannya tentang munculnya ilmu termodinamika, fisikawan James Clerk Maxwell membayangkan Iblis yang pintar Urutkan molekul antara dua wadah berdasarkan energinya.

Pada tahun 2023, versi setan imajiner Maxwell yang tidak terlalu jahat mungkin telah ditemukan.

Menurut studi baru yang dilakukan oleh para peneliti di École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) di Swiss, protein yang ditemukan dalam membran sel disebut… Transporter kaset pengikat ATP (ABC). Mereka memiliki fitur yang meniru iblis Maxwell, memungkinkan mereka memilah-milah substrat.

Faktanya, transporter ABC telah ada selama miliaran tahun dan dapat ditemukan di hampir semua organisme hidup. Apalagi cocok dengan alam Hukum termodinamika.

Ternyata Maxwell secara tidak sengaja sedang menggambarkan aspek fundamental kehidupan.

“Kami telah menunjukkan bahwa ABC adalah iblis Maxwell yang sebenarnya,” Dia berkata Paulo de los Ríos, Kepala Laboratorium Biofisika Statistik di EPFL.

“Pengukuran, umpan balik, pengaturan ulang langkah-langkah setan Maxwell, kebutuhan energi, dan deskripsi dalam termodinamika informasi adalah fitur-fitur yang muncul dari model ini.”

Setan yang dideskripsikan oleh Maxwell mengendalikan sebuah pintu di antara dua wadah gas, sehingga memungkinkan molekul-molekul yang berenergi bergerak ke satu arah dan molekul-molekul yang lebih dingin menuju ke arah yang lain sehingga bertentangan dengan keseimbangan yang akan menyeimbangkan distribusinya.

Sebagai bagian dari sistem (dan iblis kecil ajaib, yang dirinya sendiri tidak bergantung pada energi), iblis akan menciptakan energi dari energi yang dihasilkan. Perbedaan suhu Dari tidak ada sama sekali.

tentu saja Hukum termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat muncul dari ketiadaan, karena diperlukan usaha untuk mengukur dan mengingat kecepatan partikel.

Namun, ketidakkonsistenan seperti perbedaan suhu dalam kotak Maxwell sering terlihat di alam, begitu pula perbedaan konsentrasi molekul di dalam dan di luar sel.

Para ilmuwan punya Sebelumnya dicurigai Sesuatu seperti setan Maxwell mungkin terlibat dalam proses pengangkutan molekul yang intensif energi melawan aliran gradien konsentrasi normal. Namun ini adalah pertama kalinya kerangka informasi untuk sistem semacam itu dideskripsikan dan dirancang sedemikian rupa sehingga mengingatkan kembali pada eksperimen pemikiran Maxwell yang terkenal.

Apa yang disarankan para peneliti adalah bahwa transporter ABC yang terletak pada membran sel mengontrol aliran molekul dengan cara yang sama seperti setan Maxwell, yaitu menggunakan energi dari ATP (Adenosin trifosfat) molekul untuk menjalankan proses.

Struktur biokimia pengangkut kemudian diskalakan, memberi umpan balik, dan mengatur ulang, bergantung pada posisi molekul yang diangkut seperti yang ditunjukkan pada diagram di atas.

Ini merupakan penemuan penting, karena mengajarkan kita lebih banyak tentang bagaimana sel mampu mengatur lingkungannya dan berfungsi sesuai kebutuhannya, dengan mengelola impor dan ekspor molekul, seperti setan kecil di depan pintu sel.

Meskipun para peneliti melakukan beberapa penyederhanaan agar penghitungan mereka berhasil, mereka yakin bahwa apa yang mereka tunjukkan dalam makalah mereka dapat diterapkan pada sistem yang lebih kompleks, sistem yang tersebar luas di alam.

“Pendekatan ini berfungsi sebagai kerangka konseptual yang berguna untuk memahami sirkuit biokimia kompleks dari sistem ini.” Dia menulis Para peneliti dalam makalah mereka yang diterbitkan.

Penelitian ini dipublikasikan di Fisika komunikasi.