Hipotēze: plazmas membrānas vibrācijas darbojas kā šūnu sirdsdarbība

Šūnas, iespējams, ir vissarežģītākās cilvēkiem zināmās mašīnas. Milzīgā darbību, mehānismu un laika daudzveidība ir satriecoša savā plašumā un sarežģītībā.

Un tas rada interesantu jautājumu: kā tas viss tiek koordinēts? Kādu mehānismu šūnas izmanto, lai nodrošinātu, ka izšķirošie bioķīmiskie notikumi notiek pareizajā secībā un īstajā laikā?

Šodien Sepehr Ehsani no Toronto universitātes Kanādā izsaka interesantu ieteikumu. Viņa ideja ir tāda, ka vibrācijas šūnu membrānā darbojas kā sava veida šūnu elektrokardiostimulators, nodrošinot fona pulsa ātrumu aktivitāšu sinhronizēšanai.

Ideja par elektrokardiostimulatoru ir izplatīta datorzinātnēs. Lielākajai daļai mikroshēmu ir iekšējais pulkstenis, kas sinhronizē darbību visā mikroshēmā. Informācijas apstrāde, kā mēs saprotam, nebūtu iespējama bez šī impulsa.

Šūnas būtībā ir arī informācijas apstrādātāji, lai gan tie ir daudz sarežģītāki nekā jebkas, ko cilvēki jebkad ir radījuši. Daudzas šūnas izmanto periodiskus signālus, piemēram, tumšās gaismas ciklus, lai sinhronizētu darbību.

Tomēr diennakts cikls ir pārāk lēns, lai palīdzētu koordinēt lielāko daļu bioķīmiskās aktivitātes. Jebkuram elektrokardiostimulācijas mehānismam, iespējams, būtu jādarbojas aminoskābju locīšanas laika skalā, kas notiek mikrosekunžu skalā.

Iekšējās darbības, piemēram, šūnu enerģijas cikli, ir pietiekami ātri, lai veiktu šo triku, bet dažādās sugās ir ļoti mainīgas. Un tā kā jebkuram elektrokardiostimulatora mehānismam ir jāattīstās agrīnā šūnu vēsturē, tas ir jādala visā dzīvības kokā.

Atlikusī alternatīva ir plazmas membrāna, saka Ehsani. Viņš norāda, ka membrānai ir jāatbalsta pikosekundes vibrācijas un tā var viegli savienot aktivitātes ārpus šūnas ar to, kas notiek iekšpusē, kas varētu izskaidrot dažāda veida starpšūnu komunikāciju.

Turklāt mehānisms tiek viegli nodots tālāk evolūcijas ceļā un koplietots visās filālēs.

Ehsani saka, ka viņa ideju varētu viegli pārbaudīt, audzējot šūnu kultūras ārējo vibrāciju klātbūtnē, kas ir paredzētas, lai traucētu dabisko laika mehānismu.

Protams, tas prasītu labāku izpratni par membrānas vibrāciju būtību, to konsekvenci laika grafikos līdz pat sekundēm un visā filā.

Tas ir interesants ieteikums, taču, lai tas būtu pārliecinošs, ir nepieciešams daudz vairāk darba. Eksperimentālie pierādījumi palīdzētu, bet arī kaut kāds skaidrojums tam, kā šūnā esošās iekārtas varētu uzraudzīt un izmantot šo signālu.

Un, protams, ir vēl viens izskaidrojums sarežģītajai darbībai, kurai nav nepieciešams nekāds elektrokardiostimulators. Biologi un fiziķi labi apzinās, ka daudzās sarežģītās sistēmās sinhronija rodas spontāni.

Tas notiek visās jomās, sākot no ugunskura mirgošanas un smadzeņu viļņiem līdz Huygens slavenajam atklājumam, ka pulksteņa svārsti var tikt sinhronizēti. Un ir pamatoti matemātiski modeļi, kas izskaidro notiekošo.

Tas nav ārpus iespējamības jomas, ka sinhronija ir jauna parādība šūnās, kam nav nepieciešams neatkarīgs elektrokardiostimulators.

Tātad šis ir svarīgs jautājums, un Ehsani ir interesanta hipotēze, kas ir salīdzinoši viegli pārbaudāma.

Pamatojoties uz to, tas noteikti ir vairāk uzmanības vērts.

Atsauce: arxiv.org/abs/1210.0168 : Laiks šūnā: ticama plazmas membrānas loma

paslēpties