Punasolut välkkyvät kuin tähdet

Veren punasolut ovat muodoltaan pyöreitä, molemmilta puoliltaan koveria kiekkoja, joiden halkaisija on noin 20µm. Ne koostuvat pääasiassa kaksinkertaisesta fosfolipidikalvosta sekä solulimasta. Joustavan rakenteensa sekä muotonsa ansiosta ne pystyvät kulkemaan jopa itseään pienemmissä verisuonissa.

1900-luvun alussa tutkijat huomasivat, että mikroskoopilla tarkastellut punasolut näyttivät välkkyvän "kuin tähdet pimeänä tähtikirkkaana yönä". Tätä ilmiötä ei tuolloin osattu vielä selittää, ja se kummastutti tutkijoita suuresti. Ilmiölle kehitettiin erilaisia ad hoc -selityksiä: jotkut pitivät välkkymistä jopa salaperäisen elämän voiman ilmentymänä.

1970-luvulla ranskalainen Nobel-fyysikko Pierre-Gilles de Gennes tutkimusryhmineen osoitti välkkymisen aiheutuvan lämpöliikkeestä. Saattaa tuntua ihmeelliseltä, että yksittäisten molekyylien liikehdintä saattaa aiheuttaa taämän kaltaisia ilmiöitä. Punasolun massa on molekyylien liike-energiaan nähden liian suuri, jotta ne voisivat havaittavissa määrin muuttaa solun liiketilaa — vaikka molekyylit liikkuvatkin huoneenlämmössä noin 500 metrin sekuntinopeudella. Lisäksi törmäykset osuvat punasoluun tasaisesti joka puolelta.

Selitys välkkymiseen piilee itse asiassa solun pintarakenteessa: Kaksinkertainen fosfolipidikalvo on kummaltakin puolelta veden ympäröimä, joten pienet liikkeet eivät poikkeuta sitä tasapainotilasta molekyylien välisten hylkimisvoimien suhteen. Kalvoon törmäävien yksittäisten vesimolekyylien liike-energia riittää tällöin muuttamaan hieman sen muotoa. Pinnan osat toimivat kuten pienet peilit, jotka värähtelevät toisistaan riippumatta. Mikroskoopin valon heijastuminen näistä peileistä aiheuttaa tuikkimista muistuttavan ilmiön.

Myöhemmin tällaisia ns. pehmeitä pintoja on tutkittu paljon, ja ne ovat saaneet paljon käytännön sovelluksia. Niihin liittyvää tietoutta on hyödynnetty jopa alkeishiukkasia koskevissa teorioissa.

Pehmeistä aineista voi lukea lisää Pierre-Gilles de Gennesin ja Jaques Badozin kirjasta "Les objets fragiles" (suomennos: "Hauraat esineet", Terra Cognita 1998).

Sampo Tiensuu

Kirjallisuutta

[1] de Gennes, Pierre-Gilles; Hauraat esineet. Terra Cognita 1998.