Исследователи из Университета Хьюстона и Ратгерского университета в США выдвинули гипотезу, согласно которой мембраны наших клеток могут служить источником электроэнергии, способствуя транспортировке материалов и даже играя важную роль в коммуникации организма. Результаты работы опубликованы в журнале PNAS Nexus.
Фото из открытых источников
Согласно новому исследованию, небольшие колебания липидных мембран, окружающих клетки, способны создавать напряжение, достаточное для выполнения некоторых биологических функций. Эти колебания давно изучены учёными и обусловлены активностью встроенных белков и расщеплением аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), основного переносчика энергии внутри клеток.
Новый эксперимент даёт теоретическое обоснование возможности того, что активность колебаний настолько значительна и структурирована, что способна создать электрический заряд, используемый клетками для важных процессов.
«Мы показали, что активные колебания, взаимодействующие с универсальным электромеханическим свойством флексоэлектричества, могут вызывать трансмембранные напряжения и даже способствовать перемещению ионов», — говорится в опубликованной статье исследователей.
Ученые считают, что концепция флексоэлектричества объясняет механизм возникновения напряжения между различными точками деформации материала. Несмотря на то, что любые возникающие таким образом электрические заряды в условиях равновесия окружающей среды взаимно компенсируются, исследователи предположили, что внутренние процессы жизнедеятельности клетки поддерживают постоянное движение, создавая потенциал для производства электроэнергии.
Расчёты показывают, что благодаря феномену флексоэлектричности мембрана клетки может производить разницу напряжений порядка 90 мВ, достаточную для активации нервной клетки. Эта энергия способствует движению заряженных атомов, называемых ионами, управляемых электрическими токами и химическими веществами.
Исследовательская группа предположила, что генерируемые заряды возникают на миллисекундном уровне, идеально соответствующем временному масштабу передачи импульсов по нервным волокнам.
По мнению авторов, полученные результаты открывают новые направления для изучения координации межклеточных мембран и формирования тканей. Будущие эксперименты смогут проверить, насколько эффективно эта теория работает в реальных организмах.
Кроме того, выводы ученых могут иметь значение вне биологии живых организмов. Исследователи предполагают, что аналогичные механизмы производства электричества могли бы применяться для разработки искусственных сетей обработки информации и синтетических материалов, наблюдаемых в природе.
