به گزارش خبرآنلاین و به نقل از ایسنا، پژوهشگران دانشگاههای هوستون و راتگرز در ایالات متحده اعلام کردند که نوسانات کوچک در غشاهای چربی سلولها میتوانند ولتاژ لازم برای تأمین انرژی برخی فرآیندهای بیولوژیکی را تولید کنند.
این نوسانات قبلاً بهطور گستردهای مورد تحقیق قرار گرفته و مشخص شدهاند که تحت تأثیر فعالیت پروتئینهای غشاء و تجزیه «آدنوزین تریفسفات» (ATP)، که نقش کلیدی در انتقال انرژی در سلولها دارد، هستند.
مطالعه اخیر به شواهد نظری در تأیید این فرضیه میپردازد که این لرزشها به اندازه کافی مؤثرند و قادر به تولید بار الکتریکی هستند که سلولها میتوانند برای انجام وظایف حیاتی از آن بهرهبرداری کنند.
پژوهشگران در این زمینه اشاره کردهاند که سلولها کاملاً غیرفعال نیستند و تحت تأثیر فرآیندهای فعال داخلی، از جمله فعالیت پروتئینها و مصرف ATP، هدایت میشوند. آنها متذکر شدند که این نوسانات فعال میتوانند با خاصیت الکترومکانیکی معروف به فلکسوالکتریسیته (flexoelectricity) ترکیب شده و ولتاژهای غشایی تولید کنند که میتواند به انتقال یونها کمک کند.
مفهوم فلکسوالکتریسیته، اساسیترین نکته در این مدل است. غشاها بهطور پیوسته بهدلیل نوسانات گرما در سلول خم میشوند و در حالت نظری ولتاژ حاصل باید در شرایط متعادل خنثی شود.
محققان فرض کردند که سلولها در حالت تعادل مطلق نیستند و فعالیتهای داخلی برای حفظ حیات در حال پیوستن به یکدیگر هستند. بر اساس محاسباتشان، فلکسوالکتریسیته میتواند تا ۹۰ میلیولت ولتاژ بین نقاط داخلی و خارجی سلول ایجاد کند که برای فعالسازی نورونها کافی است.
این ولتاژ میتواند به حرکت یونها که مولکولهای باردار هستند، کمک کند. نوسانات غشایی ممکن است برای اثرگذاری بر فعالیتهای بیولوژیکی نظیر حرکت عضلات و ارسال سیگنالهای حسی کافی باشد.
پژوهشگران خاطرنشان کردند که بارهای الکتریکی در مقیاس میلیثانیه ظاهر میشوند و زمانبندی سیگنالها از طریق سلولهای عصبی را تطبیق میدهند. نتایج این مطالعه میتواند به تقویت ولتاژ و قطبش غشایی کمک کند و نشاندهنده مکانیزم فیزیکی برای برداشت انرژی و انتقال یونها در سلولهای زنده باشد.
این تحقیقات همچنین میتواند به کشف چگونگی هماهنگی غشاهای سلولی در ساخت بافتها و اثرات بزرگتر کمک کند. در آینده، بررسیها میتوانند تأیید کنند که آیا این یافتهها در شرایط داخل بدن نیز کارآمد هستند یا خیر.
همچنین محققان به پیادهسازی این تکنیکهای تولید برق برای طراحی شبکههای هوش مصنوعی و مواد مصنوعی الهام گرفته از طبیعت اشاره کردند. بررسی دینامیک الکترومکانیکی در شبکههای نورونی ممکن است پیوندی میان فلکسوالکتریسیته مولکولی و پردازش اطلاعات پیچیده ایجاد کند که هم درک عملکرد مغز و هم کشف مواد محاسباتی زیستی را تحت تأثیر قرار خواهد داد.
