211service.com
Hypotes: Plasmamembranvibrationer fungerar som cellulärt hjärtslag
Celler är kanske de mest komplexa maskiner som mänskligheten känner till. Den stora mångfalden av aktiviteter, maskiner och timing är häpnadsväckande i sin bredd och komplexitet.
Och det väcker en intressant fråga: hur är det hela samordnat? Vilken mekanism använder cellerna för att säkerställa att avgörande biokemiska händelser inträffar i rätt ordning och vid rätt tidpunkt?
Idag sänder Sepehr Ehsani vid University of Toronto i Kanada ett intressant förslag. Hans idé är att vibrationer i cellmembranet fungerar som en slags cellulär pacemaker, som ger en bakgrundspuls för att synkronisera aktiviteter.
Idén med en pacemaker är vanlig inom datavetenskap. De flesta mikrochips har en intern klocka som synkroniserar aktivitet över chipset. Informationsbehandling som vi förstår skulle det inte vara möjligt utan denna puls.
Celler är i grunden också informationsprocessorer, även om de är mycket mer komplexa än något människor någonsin har gjort. Många celler använder periodiska signaler som mörk-ljuscykler för att synkronisera aktivitet.
Emellertid är dygnscykeln alldeles för långsam för att hjälpa till att koordinera den mesta biokemiska aktiviteten. Vilken pacemakermekanism som helst skulle förmodligen behöva fungera på tidsskalan för aminosyraveckning, vilket sker på mikrosekundsskala.
Interna aktiviteter som cellulära energicykler är tillräckligt snabba för att göra susen men varierar mycket mellan arter. Och eftersom alla pacemakermekanismer måste ha utvecklats tidigt i cellers historia, borde den delas över livets träd.
Det återstående alternativet är plasmamembranet, säger Ehsani. Han påpekar att membranet borde stödja pikosekundsvibrationer och lätt kan koppla aktivitet utanför cellen med vad som händer inuti, en faktor som kan förklara olika typer av intercellulär kommunikation.
Dessutom överförs mekanismen lätt via evolution och delas över phyla.
Ehsani säger att hans idé lätt kunde testas genom att odla cellkulturer i närvaro av externa vibrationer som är utformade för att störa den naturliga tidsmekanismen.
Naturligtvis skulle det kräva en bättre förståelse av membranvibrationernas natur, deras konsistens över tidsskalor så långa som sekunder och över phyla.
Det är ett intressant förslag men ett som kräver betydligt mer arbete för att vara övertygande. Experimentella bevis skulle hjälpa men det skulle också någon form av förklaring för hur maskineriet inuti en cell skulle kunna övervaka och utnyttja denna signal.
Och visst finns det en annan förklaring till den komplexa aktiviteten som inte kräver någon form av pacemaker. Biologer och fysiker är väl medvetna om att synkronisering uppstår spontant i många komplexa system.
Detta förekommer i allt från eldflugeblixt och hjärnvågor till Huygens berömda upptäckt att klockpendlar kan bli synkroniserade. Och det finns bra matematiska modeller som förklarar vad som händer.
Det är inte bortom möjligheterna att synkronisering är ett framväxande fenomen i celler som inte kräver någon oberoende pacemaker.
Så det här är en viktig fråga och Ehsani har en intressant hypotes som är relativt lätt att testa.
På den grunden är det säkert värt mer uppmärksamhet.
Ref: arxiv.org/abs/1210.0168 : Time In The Cell: A Plausible Roll For The Plasma Membrane