Группа ученых предложила новую теорию, объясняющую, как живые клетки генерируют собственное электричество. Центральное место в этой концепции занимает клеточная мембрана — тонкая оболочка, охватывающая каждую клетку и регулирующая обмен веществами, пишет ScienceDaily.
Каждая клетка наполнена активными белками, которые постоянно изменяют свою конфигурацию, вступают в реакции и производят химическую работу. Важнейшим процессом является гидролиз АТФ — разрушение молекулы аденозинтрифосфата, которое обеспечивает энергией внутриклеточные процессы. Все эти молекулярные события влияют на состояние клеточной мембраны, заставляя ее колебаться и деформироваться.
Новые расчеты показывают, что такие динамические деформации могут вызывать появление электрического эффекта, известного как флексоэлектричество. Суть явления состоит в том, что любое искажение формы материала создает разницу напряженности электрического поля. Таким образом, микроскопические волны на поверхности мембраны генерируют небольшой электрический заряд.
По словам экспертов, возникающие электрические потенциалы весьма значительны. Некоторые вычисленные значения достигают порядка 90 мВ, что сопоставимо с изменениями напряжения, которые наблюдаются в нервных волокнах при прохождении импульсов. Время протекания таких изменений тоже совпадает с характеристиками нервных сигналов, составляя всего несколько миллисекунд. Этот результат дает основания полагать, что подобные механизмы могут влиять на передачу сигналов между нейронами и лежат в основе многих физиологических процессов.
Не исключено, что созданные мембраной напряжения могут инициировать перемещение ионов в обратном направлении относительно естественного электрохимического градиента. В обычных условиях ионы движутся из зоны высокой концентрации в зону низкой, следуя своему заряду. Мембранные вибрации могут создавать условия, препятствующие этому потоку, фактически толкая ионы против течения. Авторы полагают, что такое необычное поведение связано с особыми физическими качествами самой мембраны, такими как упругость и чувствительность к электрическому воздействию. Эти качества определяют характер ионного транспорта и поляризацию среды вокруг клетки.
Ученые видят большой потенциал своей модели далеко за пределами одной клетки. Расширяя область изучения до тканевого уровня, можно понять, как согласованная деятельность большого числа клеток формирует более масштабные электрофизиологические схемы. Возможно, этот подход объяснит природу чувствительных реакций организма, основы мозговой активности и внутренние энергетические процессы самих клеток. Более того, предложенное физическое обоснование может оказаться полезным в разработке искусственных материалов, подражающих свойствам живых тканей. Это могло бы стать важным шагом вперед в создании синтетических аналогов живого вещества и электронных устройств нового поколения.
Ранее генетики обнаружили слабое место в ДНК.