Noua stare a materiei descoperită în ochiul găinii

A fost descoperită o nouă stare a materiei, numită “hiperuniformitate dezordonată” în ochiul banalei găini. Această stare nu a mai fost întâlnită în biologie până în prezent.

Hiperuniformitatea dezordonată este un aranjament de particule care pare dezordonat pe suprafeţe mici, dar care dispune de un aranjament ascuns care permite materialului dispus astfel să se comporte simultan ca un cristal şi ca lichid.

Descoperirea a fost făcută atunci când cercetătorii studiau celulele con (mici celule sensibile la lumină care permit percepţia culorii) din ochii găinilor.

Pentru găini şi alte păsări active mai mult în timpul zilei, aceşti fotoreceptori au 4 culori diferite – violet, albastru, verde şi roşu – însoţite de încă un tip de celulă pentru detectarea nivelului luminos, declară cercetătorii. Fiecare tip de celulă con are o dimensiune diferită.

Aceste celule sunt îngrămădite într-un strat de ţesut pe retină. Majoritatea animalelor au un tipar evident de aranjare a celulelor con pe retină. De exemplu celulele con, la insecte, sunt dispuse într-o schemă hexagonală. Celulele con la găini par aşezate complet haotic.

Totuşi, cercetătorii au creat un model pe computer care imită aranjamentul celulelor con la găini, au descoperit, la o analiză mai atentă, o configuraţie extrem de clară şi ordonată.

În jurul fiecărei celule con se află aşa numita regiune de excludere, care nu permite altor celule con din aceeaşi varietate să se apropie prea mult. Aceasta înseamnă că fiecare tip de con are un aranjament uniform propriu, dar cele 5 tipare diferite ale celor 5 tipuri diferite de conuri sunt aşezate unul deasupra celuilalt în mod dezordonat, conform declaraţiilor cercetătorilor.

“Datorită faptului că celulele con au dimensiuni diferite, sistemului nu-i este uşor să intre în starea de cristal, sau o stare ordonată”, a afirmat Salvatore Torquato, profesor de chimie la Universitatea Princeton şi cercetător în proiect. “Sistemul este frustrat de la a găsi ceea ce se numeşte soluţia optimă, care ar consta într-un aranjament ordonat tipic. În timp ce tiparul trebuie să fie dezordonat, trebuie să fie pe cât se poate de uniform de asemenea. Deci hiperuniformitatea dezordonată este o soluţie excelentă”.

Torquato şi colegii săi declară că materialele aflate în starea de hiperuniformitate dezordonată seamănă cu cristalele prin faptul că densitatea particulelor este menţinută consistentă pe distanţe spaţiale mari. Aceste sisteme se comportă, de asemenea, precum lichidele datorită uniformităţii proprietăţilor lor fizice în toate direcţiile.

Cercetătorii afirmă că aceasta ar putea fi prima oară când hiperuniformitatea dezordonată a fost observată într-un sistem biologic. Înainte a putut fi observată în sisteme fizice precum heliul lichid şi plasma simplă.

În cazul găinilor, cercetătorii presupun că acest aranjament al celulelor cu con permite păsărilor să perceapă uniform lumina. Cercetătorii susţin că inginerii ar putea fi inspiraţi de hiperuniformitatea dezordonată în crearea de circuite optice şi detectoare de lumină sensibile sau rezistente la anumite lungimi de undă a luminii.

Această descoperire a fost prezentată pe larg în jurnalul de specialitate Physical Review la data de 24 februarie a acestui an.