我们的细胞或许真的能够产生微弱的电流。这些电信号可能作为一种隐秘的能量来源，不仅协助物质在细胞内运输，还可能参与身体内部的信息交流。
来自休斯顿大学和罗格斯大学的研究团队提出，包裹细胞的脂质膜在活动过程中会产生细小的起伏，而这些动态变化有潜力形成可观的电压，为部分生物过程直接供能。
事实上，细胞膜的这种波动并非新发现。此前研究已表明，它们主要由膜蛋白的活动以及三磷酸腺苷（ATP）的分解所驱动。ATP是细胞内最核心的能量载体，而这些持续的能量消耗会让细胞膜保持在一种“非静止”的状态。
这项新研究在理论层面进一步指出：当膜的波动足够剧烈、并呈现一定结构性时，就有可能产生细胞能够利用的电荷，用于执行关键生理任务。
研究人员在论文中写道：“细胞并不是被动存在的系统。蛋白质活动与ATP消耗等内部过程持续推动着细胞远离平衡状态。”
他们补充说：“我们发现，这些主动波动与材料普遍存在的柔电特性相结合，可以在细胞膜两侧形成电压，甚至推动离子跨膜移动。”
理解这一模型的核心，在于“柔电效应”这一物理概念。简单来说，它描述的是材料在发生弯曲或形变时，内部如何产生电压差的现象。
在纯粹的热平衡条件下，细胞膜因随机热运动产生的弯曲通常会相互抵消，理论上难以形成可利用的能量。但研究人员指出，真实的细胞环境并不处于平衡状态——生命活动本身持续向系统注入能量，这为脂质膜“发电”提供了可能性。
通过数学建模，研究团队估算，柔电效应在细胞膜内外形成的电位差最高可达90毫伏，这一数值已经足以触发神经元的放电。
这些由膜波动产生的电压，能够影响离子的流动。离子是带电原子，其运动对神经信号、肌肉收缩和感觉传导等生命活动至关重要。研究人员认为，这种机制或许会在毫秒级时间尺度上发生，与神经信号传播的节奏高度吻合。
论文中写道：“我们的结果表明，细胞内的活性过程可以显著放大跨膜电压和极化效应，这揭示了一种潜在的能量采集方式，以及定向离子运输的物理基础。”
这一机制可能不仅存在于单个细胞中，还可能在细胞群体层面发挥作用，帮助解释细胞膜如何协同产生更大范围的生理效应。未来的实验研究将验证这些理论预测是否能在真实生物体内得到证实。
研究人员还指出，这些发现的意义可能超出生命科学本身。他们设想，类似的“生物发电”原理或可用于开发仿生材料，甚至为新型人工智能网络提供灵感。
正如论文最后所述：“探索神经元网络中的机电耦合动力学，或许能在分子尺度的柔电效应与复杂信息处理之间架起桥梁，这对理解大脑运作机制以及开发类脑计算材料具有重要价值。”
本文译自：sciencealert .由olaola编辑发布
特色图片：Maria Kovalets发布在unsplash