期刊導航
在我們的牢房周圍可能發現了隱藏的能量源
我們的細胞可能真的會波動電流，作為隱藏的電源，幫助運輸物質，甚至參與身體的交流。
休斯頓大學和美國羅格斯大學的研究人員認為，包圍我們細胞的脂肪膜產生的微小漣漪可能產生足夠的電壓，作為某些生物過程的直接能量來源。
波動本身已經發生過廣泛研究并且已知由嵌入蛋白的活性和三磷酸腺苷（ATP）的分解驅動，ATP是細胞內能量運輸的主要方式。
這項新研究為膜顫動足夠強烈且結構足夠結構化，能夠產生細胞可用于某些重要任務的電荷提供了理論支持。
“細胞不是被動系統——它們由蛋白質活性和ATP消耗等內部主動過程驅動。”寫研究人員發表的論文中。
“我們證明，這些主動波動與柔電的普遍機電特性結合，可以產生跨膜電壓，甚至驅動離子傳輸。”
理解新模型的關鍵是柔電，本質上描述了材料中不同應變點之間產生電壓的手段。
細胞膜因熱量隨機波動而不斷彎曲。理論上，這種方式產生的電壓在平衡環境中應當相互抵消，使其作為動力來源無用。
研究人員推斷細胞并非嚴格平衡，細胞內的活動不斷運轉以維持我們的生命。是否足以將脂質膜轉化為發動機，需要進行一些詳細的公式化。
根據研究人員的計算，柔電效應可能在細胞內外產生電差：高達90毫伏，這足以讓神經元發放電。
產生的電壓有助于離子的運動，離子是受電流和化學物質流動控制的帶電原子。
膜的波動可能足以影響肌肉運動和感覺信號等生物作。團隊估計電荷以毫秒尺度出現，符合信號在神經細胞中波動的時間。
“我們的結果表明，活性可以顯著放大跨膜電壓和極化，暗示了活細胞中能量收集和定向離子運輸的物理機制。”寫研究人員。
這些發現也可能跨越細胞群，有助于解釋細胞膜如何協調產生更大規模的效應和組織。未來的研究現在可以驗證這些在體內是否如預期般運作。
這些發現可能具有超越活體組織的啟示：研究人員提出了利用這些發電技術來指導設計人工智能網絡以及基于自然的合成材料。
“研究神經元網絡中的機電動力學，可能連接分子柔電與復雜信息處理，這對理解大腦功能和發現仿生計算材料具有重要意義。”寫研究人員。
該研究已發表于PNAS Nexus.
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