O sursă de energie ascunsă ar fi fost descoperită în jurul celulelor noastre

Celulele noastre ar putea, la propriu, să vibreze cu electricitate, acționând ca o sursă de energie ascunsă care ar putea ajuta la transportul materialelor sau chiar ar putea juca un rol în comunicarea corpului nostru.

Cercetătorii de la Universitatea din Houston și Universitatea Rutgers din SUA sugerează că micile ondulații din membranele grase care ne înconjoară celulele ar putea genera suficientă tensiune pentru a servi ca sursă directă de energie pentru unele procese biologice.

• A fost descoperită o legătură surprinzătoare între furtunile solare și cutremure
• Oamenii de știință programează bacterii pentru a devora tumorile canceroase

Aceste fluctuații au fost deja studiate pe scară largă și se știe că sunt determinate de activitatea proteinelor încorporate și de descompunerea adenozin trifosfatului (ATP), principalul mijloc de transport al energiei prin celule.

Noul studiu oferă suport teoretic pentru posibilitatea ca aceste vibrații ale membranei să fie suficient de puternice și de structurate pentru a crea o sarcină electrică pe care celulele să o poată folosi pentru sarcini importante.

„Celulele nu sunt sisteme pasive – ele sunt conduse de procese active interne, cum ar fi activitatea proteinelor și consumul de ATP”, scriu cercetătorii în lucrarea lor. „Arătăm că aceste fluctuații active, atunci când sunt cuplate cu proprietatea electromecanică universală a flexoelectricității, pot genera tensiuni transmembranare și pot chiar stimula transportul de ioni.”

Un rol în comunicarea corpului nostru

Cheia înțelegerii noului model este conceptul de flexoelectricitate, care descrie, în esență, modul în care o tensiune poate fi produsă între puncte contrastante de deformare dintr-un material.

Membranele se îndoaie constant ca urmare a căldurii care fluctuează aleatoriu prin celulă. În teorie, orice tensiune produsă în acest fel ar trebui să se anuleze în medii aflate în echilibru, făcându-le inutile ca surse de energie, scrie ScienceAlert.

Cercetătorii au argumentat însă că celulele nu sunt în echilibru strict, activitatea din interiorul lor lucrând continuu pentru a ne menține în viață. Pentru a afla dacă acest lucru ar fi suficient pentru a transforma o membrană lipidică într-un motor, a fost nevoie de câteva formulări detaliate.

Conform calculelor efectuate de cercetători, flexoelectricitatea ar putea crea o diferență electrică între interiorul și exteriorul celulei de până la 90 de milivolți, ceea ce reprezintă o sarcină suficientă pentru a declanșa descărcarea unui neuron.

Implicații dincolo de țesuturile vii

Tensiunea produsă ar putea ajuta la mișcarea ionilor, atomii încărcați electric care sunt controlați de fluxul de electricitate și de substanțe chimice.

Fluctuațiile membranei pot fi suficiente pentru a influența operațiunile biologice, cum ar fi mișcarea musculară și semnalele senzoriale. Echipa a estimat că sarcinile apar la o scară de milisecunde, potrivindu-se cu sincronizarea semnalelor care circulă prin celulele nervoase.

Descoperirile s-ar putea extinde și asupra grupurilor de celule, ajutând la explicarea modului în care membranele celulare pot fi coordonate pentru a genera efecte la scară mai mare și țesuturi. Studiile viitoare pot testa acum dacă toate acestea funcționează conform așteptărilor în interiorul corpului.

Aceste concluzii ar putea avea implicații dincolo de țesuturile vii: cercetătorii lansează ideea utilizării acelorași tehnici de producere a energiei pentru a influența proiectarea rețelelor de inteligență artificială și a materialelor sintetice.

Cercetarea a fost publicată în PNAS Nexus.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Oamenii de știință au descoperit o nouă cale de a încetini îmbătrânirea în interiorul celulelor

Ce este „a treia stare” a vieții și ce se întâmplă cu celulele după moartea organismului?

O nouă tehnică biomedicală ar putea trata cancerul prin reorganizarea celulelor

Au fost creați primii neuroni artificiali care ar putea comunica direct cu celulele vii