دراسة تكشف كيف تتحول خلايا الجسم إلى مولدات كهربائية صغيرة

كشفت دراسة حديثة نشرتها مجلة PNAS Nexus أن الخلايا الحية قد تولد إشارات كهربائية بشكل طبيعي من خلال حركة أغشيتها، وهو اكتشاف قد يغير فهمنا لكيفية تواصل الخلايا وإحساسها ببيئتها.

قاد البحث الدكتور براديب شارما وفريقه، حيث طوروا نموذجًا رياضيًا يربط النشاط البيولوجي في الخلايا بمبادئ فيزيائية أساسية، موضحين أن الأغشية الخلوية، التي تحيط بكل خلية وتفصلها عن البيئة الخارجية، ليست ثابتة كما كان يُعتقد. بل إنها في حركة مستمرة نتيجة النشاط الداخلي، مثل تغيّر شكل البروتينات وتفاعلات التحلل الكيميائي للطاقة (ATP)، وفقا لموقع “scitechdaily”.

حركة الجزيئات تولّد كهرباء
أوضح الباحثون أن هذه التحركات الصغيرة للأغشية يمكن أن تولّد استجابة كهربائية عبر تأثير فيزيائي يُعرف بـ “المرونة الكهربائية” (Flexoelectricity)، حيث يؤدي انحناء الأغشية إلى توليد شحنة كهربائية، وبالتالي ارتفاع فرق الجهد عبر الغشاء إلى مستويات قد تصل إلى 90 ملي فولت، وهو مقدار مشابه للإشارات الكهربائية التي ترسلها الخلايا العصبية في الدماغ.

نقل الأيونات ضد اتجاهها الطبيعي
تُشير الدراسة أيضًا إلى أن هذه الإشارات الكهربائية الناتجة عن حركة الأغشية قد تدفع الأيونات في الاتجاه المعاكس لتدرجاتها الطبيعية، مما يساعد على نقل الشحنات الكهربائية داخل الخلايا بطريقة نشطة، ويعتمد ذلك على الخصائص المرنة والكهربائية للغشاء.

من الخلايا المفردة إلى الأنسجة والمواد الذكية
ويأمل الباحثون في توسيع هذا المفهوم ليشمل مجموعات من الخلايا، لدراسة كيف يمكن للنشاط الجماعي للأغشية أن يولّد سلوكًا كهربائيًا على مستوى الأنسجة.

ويعتقد الفريق أن هذه الآلية قد تفسر بعض جوانب الإحساس العصبي وإطلاق الإشارات العصبية، كما قد تلهم تطوير مواد ذكية مستوحاة من الخلايا الحية لتوليد الكهرباء أو التحكم في الإشارات الكهربائية.