سلول های ما می توانند به معنای واقعی کلمه با برق کار کنند، به عنوان منبع انرژی نهفته عمل کنند، به انتقال مواد کمک کنند و حتی در ارتباطات بدن ما نقش داشته باشند.
به گزارش ایسنا، محققان دانشگاه هیوستون (هوستون) و دانشگاه راتگرز (راتگرز) در ایالات متحده می گویند که امواج کوچک در غشاهای چربی اطراف سلول های ما می تواند ولتاژ کافی تولید کند تا به عنوان منبع مستقیم انرژی برای برخی فرآیندهای بیولوژیکی استفاده شود.
این نوسانات خود قبلاً به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفتهاند و مشخص شدهاند که توسط فعالیت پروتئینهای جاسازی شده و تجزیه آدنوزین تری فسفات (ATP)، مسیر اصلی انتقال انرژی در سلولها، هدایت میشوند.
مطالعه جدید پشتیبانی نظری از این امکان را فراهم می کند که ارتعاشات غشایی به اندازه کافی قوی و ساختار یافته باشند تا بار الکتریکی تولید کنند که سلول ها می توانند برای برخی از وظایف مهم از آن استفاده کنند.
محققان در مقاله خود می نویسند که سلول ها سیستم های منفعل نیستند، بلکه توسط فرآیندهای فعال داخلی مانند فعالیت پروتئین و مصرف ATP هدایت می شوند. ما نشان میدهیم که این نوسانات فعال، همراه با خاصیت الکترومکانیکی جهانی فلکسو الکتریسیته، میتوانند ولتاژ غشایی ایجاد کنند و حتی انتقال یون را هدایت کنند.
کلید درک این مدل جدید مفهوم فلکسو الکتریسیته است که اساساً روشی را توصیف می کند که توسط آن می توان ولتاژ بین نقاط تنش مخالف در یک ماده ایجاد کرد.
غشاء و فرآیندهای غشایی به طور مداوم در نتیجه نوسانات تصادفی دما در داخل سلول خم می شوند. در تئوری، هر ولتاژی که به این روش تولید میشود باید در محیطهایی که تعادل ندارند خنثی شود و بهعنوان منبع تغذیه غیرقابل استفاده شود.
محققان به این نتیجه رسیدند که سلول ها در تعادل کامل نیستند و فعالیت در چرخه سلولی برای زنده نگه داشتن ما انجام می شود. اینکه آیا این برای تبدیل یک غشای لیپیدی به یک موتور کافی است یا خیر، نیاز به فرمولاسیون دقیق دارد.
بر اساس محاسبات محققان، فلکسو الکتریسیته می تواند تا 90 میلی ولت اختلاف الکتریکی بین داخل و خارج سلول ایجاد کند که برای فعال کردن یک نورون کافی است.
ولتاژ تولید شده می تواند به حرکت یون ها، اتم های باردار که توسط جریان الکتریکی و مواد شیمیایی کنترل می شوند، کمک کند.
نوسانات غشایی ممکن است برای تأثیرگذاری بر فرآیندهای بیولوژیکی مانند حرکت ماهیچه ها و سیگنال های حسی کافی باشد. تیم پیشبینی کرد که این بارها در مقیاس میلیثانیه ظاهر میشوند و با زمانبندی سیگنالهای نوسان در نورونها مطابقت دارند.
محققان نوشتند که نتایج ما نشان می دهد که این فعالیت می تواند به طور قابل توجهی ولتاژ و پلاریزه شدن غشاء را افزایش دهد، که مکانیسم فیزیکی برای برداشت انرژی و انتقال یونی در سلول های زنده را نشان می دهد.
این یافتهها را میتوان به گروههایی از سلولها تعمیم داد و به توضیح چگونگی هماهنگی غشای سلولی برای ایجاد اثرات و بافتها در مقیاس بزرگتر کمک کرد. مطالعات آینده اکنون می توانند آزمایش کنند که آیا همه اینها همانطور که انتظار می رود در داخل بدن کار می کند یا خیر.
این یافته ها ممکن است پیامدهایی فراتر از بافت های زنده داشته باشد. محققان ایده استفاده از تکنیکهای تولید انرژی مشابه را برای اطلاعرسانی به طراحی شبکههای هوش مصنوعی و مواد مصنوعی مبتنی بر طبیعت پیشنهاد میکنند.
محققان می گویند که بررسی دینامیک الکترومکانیکی در شبکه های عصبی ممکن است پلی بین فلکسو الکتریسیته مولکولی و پردازش اطلاعات پیچیده با مفاهیمی برای درک عملکرد مغز و کشف مواد محاسباتی الهام گرفته از بیولوژیکی ایجاد کند.
این تحقیق در مجله PNAS Nexus منتشر شده است.