Ученые обнаружили новый источник электричества в клетках человека

Группа ученых из Хьюстонского университета и Ратгерского университета опубликовала в журнале PNAS Nexus результаты исследования, демонстрирующие способность живых клеток генерировать электрическую энергию через флексоэлектрический эффект. Руководитель проекта Прадип Шарма вместе с коллегами установил, что постоянные наноразмерные колебания клеточных мембран производят трансмембранное напряжение около 90 милливольт.

Флексоэлектричество представляет собой физическое явление, при котором механическая деформация материала трансформируется в электрический сигнал. Ученые выдвинули гипотезу о возможности этого процесса в биологических системах и провели расчеты для клеточных мембран. Результаты показали, что постоянное движение и активность молекул вызывают непрерывные флуктуации мембранной структуры, которые генерируют электричество достаточной мощности для запуска нейрона.

Исследователи объяснили эффективность механизма особенностями клеточной среды. Мембраны клеток постоянно находятся в неравновесном состоянии благодаря активности белковых молекул и процессу гидролиза АТФ. В отличие от равновесных систем, где энергия нейтрализуется, эта нестабильная среда обеспечивает условия для устойчивой генерации электрических импульсов.

Команда продемонстрировала, что флексоэлектрические колебания способны управлять транспортом ионов через мембраны. Авторы работы отметили потенциал открытия для разработки биоинспирированных вычислительных систем и углубления понимания работы нейронных сетей на молекулярном уровне.