Колебания клеточной мембраны могут производить электричество

Исследователи разработали теоретическую модель, показывающую, как живые клеточные мембраны могут генерировать электричество из молекулярных флуктуаций. Работа опубликована в журнале PNAS Nexus.

Прадип Шарма и его коллеги создали модель, демонстрирующую, что активные биологические процессы, такие как динамика белков и гидролиз АТФ, создают колебания мембраны, которые могут генерировать трансмембранные напряжения благодаря флексоэлектричеству. Такие напряжения могут достигать 90 милливольт. Изменения напряжения могут происходить в масштабе миллисекунд, что соответствует типичным кривым потенциала действия нейронов.

Модель авторов предсказывает, что активные колебания мембраны могут управлять транспортом ионов против электрохимических градиентов. Авторы связывают упругие и диэлектрические свойства мембраны с полярностью и направлением переноса ионов. В будущем модель может быть расширена на многоклеточные системы для изучения того, как активные флуктуации управляют коллективными биоэлектрическими явлениями на уровне ткани.

По мнению авторов, этот механизм даёт физическую основу для понимания сенсорных процессов, возбуждения нейронов, сбора энергии в живых клетках и может обеспечить потенциальную связь между функционированием нейронов мозга и созданием биоинспирированных и физически интеллектуальных материалов.