Вода может походить на унылую жидкость. Но в молекулярном масштабе, существует партийное продолжение.
Новые моделирования показывают, что молекулы воды фактически формируют два различных типов структур, ломающихся обособленно и переобъединение на скоростях молнии. Такая сложность просто могла бы быть причиной, почему жизнь, поскольку мы знаем это, возникла во влажной окружающей среде.
Столь простой, как отдельная молекула воды — два атома водорода, соединенного одним из кислорода — это создает слабые связи своим соседям, создающим более – сложные структуры. Это позволило ему служить средой для роста и развития самых сложных молекул во вселенной, включая ферменты, протеины и мать всех известных живущих существ, ДНК.
Но почему вода и не, скажем, перекись водорода или даже аммиак? Ученые боролись с этим затруднительным положением больше века.
Действительно, 5 лет назад, Наука назвала эти из 125 самых важных нерешенных научных проблем.Новое исследование, возможно, раскрыло существенную подсказку.
Исследователи использовали компьютерные модели, чтобы исследовать, как молекулы воды формируют структуры, явление, сопротивлявшееся визуальному исследованию до сих пор. Работая со стандартными настольными компьютерами, бригада применила модели, первоначально разработанные для изучения сложных систем, таких как Интернет, распространение вирусов, и сворачивание протеинов, для исследования конфигураций воды в самых маленьких весах.То, что наблюдали исследователи, они сообщили онлайн в Журнале Физической химии B, то, что связь молекул воды друг с другом удивительно сложным и динамическим способом.
Любой данный объем воды содержит два типа молекулярных строений — одно бесформенное, свободно упакованное скопление и другой трудная, обычная договоренность, напоминающая кристаллическую решетку. Но обе структуры имеют тенденцию ломаться обособленно и повторно объединяться часто на заказе чрезвычайно крошечных долей секунды.
Результатом является хаотическое соединение молекул воды. В том соединении атомы водорода формируют связи, функционирующие как крюки, на которые углерод или атомы азота могут по-видимому захватить для формирования начала сложных органических молекул. И процесс может существенно влиять на движение еще более – сложные биологические системы, такие как протеины, путем помощи их собранию. Насколько любой знает, никакая другая жидкость не демонстрирует эту собственность.
Открытие вводит «структуру, чтобы понять, как вода с [скрытая структура] влияет на функцию протеина на фундаментальном уровне», говорят физик и соавтор Франческо Рао из университета Фрайбурга в Германии. Модели представляют «очень сырой» первый взгляд на эти структуры, добавляют физический химик и соавтор Питер Хэмм из Цюрихского университета в Швейцарии. «Это становится более ясным и более ясным», говорит он, что «вода является больше, чем просто раствор, но фактически неотъемлемой частью функциональной структуры протеинов».Это – «захватывающая и провокационная газета», говорит физический химик Джеймс Скиннер из университета Висконсина, Мадисона. Исследование, он говорит, помогает осветить тонкие но важные детали о молекулярных движениях в воде.
Демонстрация компьютерной моделью, что вода существует в двух различном микроскопическом строительстве, является «замечательным открытием», добавляет физик Х. Юджин Стэнли из Бостонского университета. Несмотря на то, что более ранние лабораторные опыты предложили эту возможность, он говорит, авторы являются первыми для моделирования процесса подробно. Это – шаг к распутыванию, почему эта жидкость может произвести 15 типов льда, например.
Что более важно, Стэнли говорит, «Мы никогда не будем понимать биологию, пока мы не поймем воды».