A marburgi Philipps Egyetem és az itt működő Max Planck Intézet munkatársai elsőként fedeztek fel természetes molekuláris fraktált. Az elektronmikroszkópos vizsgálaton alapuló evolúciós biokémiai magyarázat szerint a fraktált lényegében véletlenül hozta létre a törzsfejlődés.
A fraktálok olyan végtelenül összetett geometriai alakzatok, amelyek akkor is megőrzik a formájukat, ha léptéket váltva közelítünk hozzájuk vagy távolodunk tőlük. A fogalom névadója Benoit B. Mandelbrot lengyel származású francia-amerikai matematikus. A híres Mandelbrot-halmazon kívül ismert fraktál egy másik lengyel matematikus, Wacław Sierpiński által felfedezett háromszög, ami úgy jön létre, ha a szabályos háromszög oldalának felezőpontjaira állítunk egy háromszöget, és a csúcsoknál létrejövő kisebb háromszögekben ismételjük ezt tovább.
Az egyszerűség kedvéért mellékelünk egy fraktál animációt – annak is ajánljuk, akit szakmailag érintenek a kényszervallatás során alkalmazható idegtépő hangok, egyébként érdemes lehalkítani.
A német kutatók által felfedezett molekula egy meglehetősen közönséges enzim, egy citrát szintáz egy cianobaktériumból. A citrát-szintáz a citromsavciklus első reakcióját katalizáló molekula, amely citrátot hoz létre.
A citromsavciklust Krebs-ciklusnak, vagy Szent-Györgyi-Krebs-ciklusnak is nevezik, mivel a ciklus molekuláris alkotóelemeinek nagy részét Szent-Györgyi Albert azonosította a 30-as években. Szent-Györgyi az 1937-es orvosi Nobel-díjat a C-vitamin felfedezéséért és a fumársav katalizátori szerepének megfejtéséért kapta – ha tűnődött, hogy ez utóbbi micsoda, akkor most már tudhatja, hogy ennek a biokémiai folyamatnak a része és a tárolt energia felszabadítására szolgál. De vissza a fraktálokhoz.
Nem minden tál fraktál
A természetben gyakoriak a fraktál struktúrák, ilyet látunk a karfiolban és egy csomó más növényben vagy a hópelyhek szerkezetében. Ritka dolog azonban az az igazán fraktálos jellegzetesség, hogy a nagy szerkezet formája megegyezik az alkatrészekével. Annyira ritka, hogy ilyet molekuláris szinten nem is ismertünk eddig.
Mint kiderült a citrát-szintáz spontán Sierpiński-háromszöggé áll össze.
Teljesen véletlenül találkoztunk a szerkezettel és nem is akartunk hinni a szemünknek, amikor az első elektronmikroszkópos képeket megláttuk
– meséli Franziska Sendker.
A fehérje ilyen szép háromszögeket alkot, és ahogy nő a fraktál, egyre nagyobb háromszög alakú üreggel a közepében. Teljesen más, mint bármilyen fehérjeszerveződés, amit valaha láttunk
– tette hozzá.
A struktúra keletkezésének megértése sem volt egyszerű feladat, a kutatók elmondták, hogy a képalkotó algoritmust is összezavarták az ismétlődő háromszögek, automatikusan igyekezett bezoomolni.
A fehérjék bonyolultan összehajtogatott aminosavláncokból állnak, de ezek a láncok szimmetrikusak. A szomszédos láncok hasonló formát vesznek fel, nagyobb léptékben ezek sima formát hoznak létre. A fraktál fehérjénél nem volt ilyen szimmetria, az egyes láncok eltérő pozícióban kapcsolódtak egymáshoz, így jött létre a Sierpiński-háromszög, lyukakkal a közepében.
A fehérjéket a természetben más fehérjék állítják össze, kérdés, hogy van-e bármilyen haszna, hogy fehérje képes önállóan fraktállá összeállni. A tudósok úgy manipulálták a baktériumot, hogy a citrát-szintáz ne tudjon nagyobb háromszögeket alkotni, és kiderült, hogy a szervezetek
fraktálok nélkül is vígan éldegélnek.
A biokémiai oknyomozás azt is kiderítette, hogy ez a fajta fraktál a különböző mutációkkal megjelent, majd el is tűnt a cianobaktériumok generációiban, csak egy baktérium családnál maradt meg. A fraktál az egyéni esetben és a törzsfejlődésben is különös véletlen, semmint hasznos tulajdonság.
A kutatók szerint mindez azt jelzi, hogy biológiai molekulák komplexitása még sok meglepetést rejteget számunkra.
English (US) · 
Hungarian (HU) ·