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私たちの細胞の周囲に隠れた力の源が発見された可能性がある：サイエンスアラート

私たちの細胞は文字通り電気で波紋を起こし、物質の輸送を助けたり、身体のコミュニケーションに役割を果たしたりする隠れた電源として機能する可能性があります。米国のヒューストン大学とラトガース大学の研究者らは、私たちの細胞を取り囲む脂肪膜の小さな波紋が、いくつかの生物学的プロセスの直接のエネルギー源として機能するのに十分な電圧を生成する可能性があることを示唆しています。変動そのものはすでに起こっている 広く研究された そして、埋め込まれたタンパク質の活性と、細胞を介してエネルギーを輸送する主な手段であるアデノシン三リン酸（ATP）の分解によって引き起こされることが知られています。この新しい研究は、細胞の膜の羽ばたきが十分に強く、細胞がいくつかの重要な仕事に使用できる電荷を生成するのに十分な構造をしているという可能性に対する理論的裏付けを提供する。「細胞は受動的なシステムではありません。細胞はタンパク質の活性や ATP 消費などの内部の能動的なプロセスによって駆動されます。」 書く 研究者らは発表した論文でこう述べている。「我々は、これらの活発な変動がフレクソエレクトリックの普遍的な電気機械特性と結合すると、膜貫通電圧を生成し、さらにはイオン輸送を促進できることを示しました。」細胞活動により膜に変動が生じ、電荷が発生する可能性があります。 (カンダガレら、 PNAS ネクサス、2025)新しいモデルを理解するための鍵となるのは、次のコンセプトです。 フレクソエレクトリックこれは本質的に、材料内の対照的な歪み点の間に電圧を生成できる手段を説明します。細胞内でランダムに変動する熱の結果、膜は常に曲がり続けます。理論的には、この方法で生成された電圧は平衡環境では相殺されるはずであり、電源としては役に立たなくなります。研究者らは、細胞は厳密な平衡状態になく、私たちを生かし続けるために細胞内の活動が活発に行われていると推論した。脂質膜をエンジンに変えるのに十分かどうかを判断するには、いくつかの詳細な定式化が必要でした。研究者らが行った計算によると、フレクソエレクトリックは細胞の内側と外側の間に最大90ミリボルトの電気差を生み出す可能性があり、これはニューロンを発火させるのに十分な電荷である。生成された電圧は、電気や化学物質の流れによって制御される荷電原子であるイオンの動きを助ける可能性があります。膜の変動は、筋肉の動きや感覚信号などの生物学的動作に影響を与えるのに十分である可能性があります。研究チームは、神経細胞内を波打つ信号のタイミングに合わせて、電荷がミリ秒スケールで現れると推定した。「私たちの結果は、活動が膜貫通電圧と分極を大幅に増幅できることを明らかにし、生細胞におけるエネルギーハーベスティングと指向性イオン輸送の物理的メカニズムを示唆しています。」 書く 研究者たち。この発見は細胞のグループ全体にも広がる可能性があり、細胞膜がどのように調整されてより大規模な効果や組織を生成できるかを説明するのに役立つ可能性がある。今後の研究では、これがすべて体内で期待どおりに機能するかどうかをテストすることができます。これらの発見は、生体組織を超えて影響を与える可能性がある。研究者らは、これらと同じ発電技術を使用して、人工知能ネットワークや自然に基づいた合成材料の設計に情報を提供するというアイデアを浮かんでいる。「ニューロンネットワークにおける電気機械力学の研究は、分子のフレクソエレクトリック性と複雑な情報処理の橋渡しとなる可能性があり、脳機能の理解と生物からインスピレーションを得た計算材料の発見の両方に影響を及ぼします。」 書く 研究者たち。この研究は、 PNAS ネクサス。 #私たちの細胞の周囲に隠れた力の源が発見された可能性があるサイエンスアラート