Самоцентрирование и колебания. 
(а) траектории центра капли в моделировании для различных значений M ; символы обозначают положение на диаграмме, показанной на рис. 2. Центр капли первоначально находится в точке x d (0)=-l ₀ в области размером L=3l ₀ . 
(b) Скорость затухания (черные точки) и частота (красные точки) как функции M , полученные путем подгонки соответствующих траекторий капель. Красный треугольник указывает на режим избыточного демпфирования. 
(c) Скорость релаксации λ как функция k ₁ (нижняя ось), для Mε ₀ /D=10 и x d (0)=−0,3l ₀. Верхняя ось соотносит размер домена с масштабом длины профилей концентрации. Аналитические прогнозы (синяя линия) в квазистационарном приближении соответствуют нашим расчетам (черные точки). 
Авторы и права: Письма с физическим обзором (2023 г.). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.128401

Фазовое разделение нефти и воды — классический пример повсеместно распространенного в природе процесса, при котором смеси разделяются на составные части. Ученые также неоднократно идентифицировали в клетках биомолекулярные капли, возникающие в результате фазового разделения белков и нуклеиновых кислот. Эти капли играют различные жизненно важные роли в клетках, где, например, они создают локальную среду для химических реакций и отвечают за локализацию белков в средней клетке во время клеточного деления.

Группа под руководством физика LMU профессора Эрвина Фрея исследовала поведение ферментативных капель и предсказала, что они могут демонстрировать направленное самодвижение в клетке. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

В термодинамической системе, находящейся в тепловом равновесии, крупные капли растут за счет более мелких, что делает состояние с большим количеством капель нестабильным. Напротив, в клетке несколько исследований показали, что капли часто выводятся из равновесия притоком энергии. «Это приводит к множеству новых явлений», — говорит Фрей. Вместе со своей командой он исследовал механизмы капель, состоящих из ферментов, которые катализируют химические реакции между белками. Используя минимальную модель, исследователи смогли показать, что эти ферментативные капли могут направлять самодвижение и что в закрытых доменах они движутся к центру направленным образом.

«Это свойство напоминает механизм, с помощью которого белковые капли находят середину клетки у прокариот (бактерий) и могут контролировать правильное деление клеток», — говорит Фрей. Однако при других условиях капли, в зависимости от их размера, также могут делиться, что приводит к стабильному сосуществованию нескольких капель. «Это контрастирует с динамикой, которую можно было бы ожидать при тепловом равновесии », — говорит Фрей. «Наши результаты подчеркивают роль химических реакций в образовании капель, что представляет собой широкую и очень активную область исследований».