DNA toroidi (01. travanj 2010. godine)
Rudi Podgornik piše knjigu o DNA. Knjiga ima
prigodan naslov, "Physics of DNA" i trebala bi izaći iduće godine (2011.) ako sve bude išlo po planu.
Postoji određena razlika između znanosti koja se prikazuje u knjigama i znanosti u člancima.
Od članaka se očekuje da budu brzi i precizni, da prenesu informaciju namijenjenu ekspertima bez mnogo uvoda,
da ne zaobilaze u
nepotrebne digresije i da budu jasni. No, knjiga je nešto drugo. Knjiga se piše za novajliju u području, a njena je svrha,
osim da precizno prenese znanstvenu informaciju, i da bude zanimljiva, a i lijepa. Koristim riječ lijepa koja se ne
veže prečesto uz znanost, ali se redovito veže uz knjigu. Svatko voli lijepu knjigu, s lijepim i dovoljno velikim
fontom, s krasnim ilustracijama i sjajnom naslovnicom. Naravno, ovo se nekako "prirodno" nastavlja na korisnost i
jasnoću iznesenog, dobru raspodjelu u poglavlja, koristan i opširan indeks i slično. No, kad je već tako, kad se i od
znanstvene knjige očekuje određena estetika, onda autor počne razmišljati o tome kako da znanstvenu informaciju prikaže
na lijep način, da načini korisnu, ali i lijepu ilustraciju onoga o čemu piše. I tu započinje ovaj post. S ilustracijom
toroidalnih DNA struktura koje sam načinio za buduću Rudijevu knjigu, a koja otvara ovaj post (iznad).
Tehnički i znanstveno korisna informacija su samo zeleni dijelovi slike, presjeci toroida (i to samo njihove gornje
polovice). Rotacijom tih presjeka oko
centralne osi dobivamo cijele strukture. Stoga je slika koju pripremamo za znanstveni rad na kojem upravo zajedno
radimo mnogo manje vizualno ugodna, ali i mnogo preciznija (slika ispod).
A sad malo o DNA toroidima: DNA može kondenzirati u pogodnim uvjetima (ovisno o koncentraciji mnogovalentnih iona soli) u
tzv. "globule" u kojima se vrpce DNA molekule motaju poput žice u toroidalno klupko žice. Gornja ilustracija prikazuje
kako takva "klupka" DNA izgledaju ovisno o parametrima energija, pogotovo omjera elastične energije smotane DNA i
površinske energije DNA molekule izložene prema okolini (površina toroida). Za različite omjere dobivaju se rješenja koja
su predstavljena trima toroidima na slici koja je otvorila ovaj post. Ukupne dužine DNA molekule (tj. broj baza) iste
su u sva tri rješenja.
Rudi i ja smo već prije radili na problemu toroidalnog pakiranja DNA u virusima koji napadaju bakterije (bakteriofagi).
I u tom slučaju sam radio posebnu
ilustraciju za časopis/glasnik Europskog fizikalnog društva, Europhysics News
(downloadirajte highlight OVDJE).
Naime, naš članak bio je izdvojen u
"Highlights" sekciji glasnika što je svojevrsna čast. Jedna varijanta slike koju sam izradio za tu priliku prikazana je
ispod.
U ovom slučaju, zelenkasti dio slike koji predstavlja proteinski omotač bakteriofaga je posve nepotreban s obzirom na tehnički sadržaj informacije (žuto i ljubičasto obojen prostor presjeka kroz virus), ali ipak, neupućenom čitatelju, ili često možemo reći "listatelju", sigurno može privući pozornost i navesti ga da pročita tekst koji ide uz sliku.
NADOPUNA: (22.11.2104.) Krajem listopada 2014. godine s mag. phys. Sanjinom Marionom objavio sam rad "Ejecting Phage DNA against Cellular Turgor Pressure" (download OVDJE) koji se bavi izbacivanjem DNA iz virusa (bakteriofaga) u bakterije. Prema našim proračunima, značajan doprinos termodinamici tog procesa dolazi od kondenzacije DNA u bakterijama, koju smo mi opisali u okviru oblika i energetike torusa (vidi iznad).
| << Skica Instituta za fiziku | Family (obitelj) >> |
Zadnji put osvježeno 22. studenog 2014. godine