在我们的牢房周围可能发现了隐藏的能量源
我们的细胞可能真的会波动电流,作为隐藏的电源,帮助运输物质,甚至参与身体的交流。
休斯顿大学和美国罗格斯大学的研究人员认为,包围我们细胞的脂肪膜产生的微小涟漪可能产生足够的电压,作为某些生物过程的直接能量来源。
波动本身已经发生过广泛研究并且已知由嵌入蛋白的活性和三磷酸腺苷(ATP)的分解驱动,ATP是细胞内能量运输的主要方式。
这项新研究为膜颤动足够强烈且结构足够结构化,能够产生细胞可用于某些重要任务的电荷提供了理论支持。
“细胞不是被动系统——它们由蛋白质活性和ATP消耗等内部主动过程驱动。”写研究人员发表的论文中。
“我们证明,这些主动波动与柔电的普遍机电特性结合,可以产生跨膜电压,甚至驱动离子传输。”
理解新模型的关键是柔电,本质上描述了材料中不同应变点之间产生电压的手段。
细胞膜因热量随机波动而不断弯曲。理论上,这种方式产生的电压在平衡环境中应当相互抵消,使其作为动力来源无用。
研究人员推断细胞并非严格平衡,细胞内的活动不断运转以维持我们的生命。是否足以将脂质膜转化为发动机,需要进行一些详细的公式化。
根据研究人员的计算,柔电效应可能在细胞内外产生电差:高达90毫伏,这足以让神经元发放电。
产生的电压有助于离子的运动,离子是受电流和化学物质流动控制的带电原子。
膜的波动可能足以影响肌肉运动和感觉信号等生物作。团队估计电荷以毫秒尺度出现,符合信号在神经细胞中波动的时间。
“我们的结果表明,活性可以显著放大跨膜电压和极化,暗示了活细胞中能量收集和定向离子运输的物理机制。”写研究人员。
这些发现也可能跨越细胞群,有助于解释细胞膜如何协调产生更大规模的效应和组织。未来的研究现在可以验证这些在体内是否如预期般运作。
这些发现可能具有超越活体组织的启示:研究人员提出了利用这些发电技术来指导设计人工智能网络以及基于自然的合成材料。
“研究神经元网络中的机电动力学,可能连接分子柔电与复杂信息处理,这对理解大脑功能和发现仿生计算材料具有重要意义。”写研究人员。
该研究已发表于PNAS Nexus.



















