在我們的牢房周圍可能發(fā)現(xiàn)了隱藏的能量源

我們的細(xì)胞可能真的會波動電流，作為隱藏的電源，幫助運輸物質(zhì)，甚至參與身體的交流。

休斯頓大學(xué)和美國羅格斯大學(xué)的研究人員認(rèn)為，包圍我們細(xì)胞的脂肪膜產(chǎn)生的微小漣漪可能產(chǎn)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(jīng)發(fā)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(qū)動，ATP是細(xì)胞內(nèi)能量運輸?shù)闹饕绞健?/p>

這項新研究為膜顫動足夠強烈且結(jié)構(gòu)足夠結(jié)構(gòu)化，能夠產(chǎn)生細(xì)胞可用于某些重要任務(wù)的電荷提供了理論支持。

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“細(xì)胞不是被動系統(tǒng)——它們由蛋白質(zhì)活性和ATP消耗等內(nèi)部主動過程驅(qū)動?！?a>寫研究人員發(fā)表的論文中。

“我們證明，這些主動波動與柔電的普遍機(jī)電特性結(jié)合，可以產(chǎn)生跨膜電壓，甚至驅(qū)動離子傳輸。”

理解新模型的關(guān)鍵是柔電，本質(zhì)上描述了材料中不同應(yīng)變點之間產(chǎn)生電壓的手段。

細(xì)胞膜因熱量隨機(jī)波動而不斷彎曲。理論上，這種方式產(chǎn)生的電壓在平衡環(huán)境中應(yīng)當(dāng)相互抵消，使其作為動力來源無用。

研究人員推斷細(xì)胞并非嚴(yán)格平衡，細(xì)胞內(nèi)的活動不斷運轉(zhuǎn)以維持我們的生命。是否足以將脂質(zhì)膜轉(zhuǎn)化為發(fā)動機(jī)，需要進(jìn)行一些詳細(xì)的公式化。

根據(jù)研究人員的計算，柔電效應(yīng)可能在細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生電差：高達(dá)90毫伏，這足以讓神經(jīng)元發(fā)放電。

產(chǎn)生的電壓有助于離子的運動，離子是受電流和化學(xué)物質(zhì)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(tuán)隊估計電荷以毫秒尺度出現(xiàn)，符合信號在神經(jīng)細(xì)胞中波動的時間。

“我們的結(jié)果表明，活性可以顯著放大跨膜電壓和極化，暗示了活細(xì)胞中能量收集和定向離子運輸?shù)奈锢頇C(jī)制?！?a>寫研究人員。

這些發(fā)現(xiàn)也可能跨越細(xì)胞群，有助于解釋細(xì)胞膜如何協(xié)調(diào)產(chǎn)生更大規(guī)模的效應(yīng)和組織。未來的研究現(xiàn)在可以驗證這些在體內(nèi)是否如預(yù)期般運作。

這些發(fā)現(xiàn)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(fā)電技術(shù)來指導(dǎo)設(shè)計人工智能網(wǎng)絡(luò)以及基于自然的合成材料。

“研究神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)電動力學(xué)，可能連接分子柔電與復(fù)雜信息處理，這對理解大腦功能和發(fā)現(xiàn)仿生計算材料具有重要意義。”寫研究人員。

該研究已發(fā)表于PNAS Nexus.

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