Hipoteza: Wibracje błony plazmatycznej działają jak komórkowe bicie serca

Komórki są prawdopodobnie najbardziej złożonymi maszynami znanymi ludzkości. Sama różnorodność działań, maszyn i czasu jest oszałamiająca pod względem zakresu i złożoności.

A to rodzi interesujące pytanie: jak to wszystko jest skoordynowane? Jaki mechanizm wykorzystują komórki, aby zapewnić, że kluczowe zdarzenia biochemiczne zachodzą we właściwej kolejności i we właściwym czasie?

Dzisiaj Sepehr Ehsani z Uniwersytetu Toronto w Kanadzie przedstawia ciekawą sugestię. Jego pomysł polega na tym, że wibracje w błonie komórkowej działają jak rozrusznik komórkowy, zapewniając tętno w tle do synchronizacji czynności.

Idea rozrusznika serca jest powszechna w informatyce. Większość mikroukładów posiada wewnętrzny zegar, który synchronizuje aktywność w układzie. Przetwarzanie informacji w naszym rozumieniu nie byłoby możliwe bez tego impulsu.

Komórki są w istocie również procesorami informacji, aczkolwiek znacznie bardziej złożonymi niż wszystko, co kiedykolwiek stworzyli ludzie. Wiele komórek używa okresowych sygnałów, takich jak cykle ciemności i światła, aby zsynchronizować aktywność.

Jednak cykl dobowy jest zbyt wolny, aby pomóc koordynować większość aktywności biochemicznej. Każdy mechanizm rozrusznika prawdopodobnie musiałby działać w skali czasowej fałdowania aminokwasów, które zachodzi w skali mikrosekundowej.

Aktywności wewnętrzne, takie jak cykle energii komórkowej, są wystarczająco szybkie, aby załatwić sprawę, ale są bardzo zmienne w zależności od gatunku. A ponieważ każdy mechanizm rozrusznika musiał wyewoluować na początku historii komórek, powinien być współdzielony przez drzewo życia.

Pozostała alternatywa to błona plazmatyczna, mówi Ehsani. Wskazuje, że membrana powinna wspierać wibracje pikosekundowe i może łatwo łączyć aktywność poza komórką z tym, co dzieje się w jej wnętrzu, co może wyjaśniać różne rodzaje komunikacji międzykomórkowej.

Co więcej, mechanizm jest łatwo przekazywany poprzez ewolucję i udostępniany w różnych typach.

Ehsani mówi, że jego pomysł można łatwo przetestować, hodując kultury komórkowe w obecności zewnętrznych wibracji, które mają na celu zakłócanie naturalnego mechanizmu synchronizacji.

Oczywiście wymagałoby to lepszego zrozumienia natury wibracji membrany, ich spójności w skalach czasowych tak długich jak sekundy i w różnych typach.

To ciekawa sugestia, ale wymaga znacznie więcej pracy, aby była przekonująca. Pomocne byłyby dowody eksperymentalne, ale także jakieś wyjaśnienie, w jaki sposób maszyneria wewnątrz komórki może monitorować i wykorzystywać ten sygnał.

I oczywiście istnieje inne wytłumaczenie złożonej czynności, która nie wymaga żadnego rozrusznika serca. Biolodzy i fizycy doskonale zdają sobie sprawę, że synchronizacja pojawia się spontanicznie w wielu złożonych układach.

Dzieje się tak we wszystkim, od błysków świetlików i fal mózgowych po słynne odkrycie Huygensa, że ​​wahadła zegara mogą zostać zsynchronizowane. Są też solidne modele matematyczne, które wyjaśniają, co się dzieje.

Nie jest poza sferą możliwości, że synchronizacja jest zjawiskiem pojawiającym się w komórkach, które nie wymaga niezależnego rozrusznika.

Jest to więc ważne pytanie, a Ehsani ma interesującą hipotezę, którą można stosunkowo łatwo sprawdzić.

Na tej podstawie z pewnością zasługuje na większą uwagę.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1210.0168 : Czas w komórce: wiarygodna rola membrany plazmowej

ukryć