211service.com
Hypotese: Plasmamembranvibrationer fungerer som cellulært hjerteslag
Celler er måske de mest komplekse maskiner kendt af menneskeheden. Alene mangfoldigheden af aktivitet, maskineri og timing er svimlende i sin bredde og kompleksitet.
Og det rejser et interessant spørgsmål: hvordan er det hele koordineret? Hvilken mekanisme bruger celler til at sikre, at afgørende biokemiske begivenheder sker i den rigtige rækkefølge og på det rigtige tidspunkt?
I dag flyder Sepehr Ehsani ved University of Toronto i Canada et interessant forslag. Hans idé er, at vibrationer i cellemembranen fungerer som en slags cellulær pacemaker, der giver en baggrundspuls til synkronisering af aktiviteter.
Ideen om en pacemaker er almindelig inden for datalogi. De fleste mikrochips har et internt ur, der synkroniserer aktivitet på tværs af chippen. Informationsbehandling, som vi forstår, ville det ikke være muligt uden denne puls.
Celler er i det væsentlige også informationsprocessorer, omend de er langt mere komplekse end noget, mennesker nogensinde har lavet. Mange celler bruger periodiske signaler såsom mørke-lys-cyklusser til at synkronisere aktivitet.
Den cirkadiske cyklus er dog alt for langsom til at hjælpe med at koordinere de fleste biokemiske aktiviteter. Enhver pacemaking-mekanisme ville sandsynligvis skulle arbejde på tidsskalaen for aminosyrefoldning, som forekommer på mikrosekundskalaen.
Interne aktiviteter såsom cellulære energicyklusser er hurtige nok til at gøre tricket, men er meget varierende på tværs af arter. Og da enhver pacemaking-mekanisme må have udviklet sig tidligt i cellernes historie, burde den deles på tværs af livets træ.
Det resterende alternativ er plasmamembranen, siger Ehsani. Han påpeger, at membranen burde understøtte picosekundvibrationer og nemt kunne koble aktivitet uden for cellen med det, der foregår indeni, en faktor, der kan forklare forskellige former for intercellulær kommunikation.
Desuden er mekanismen let videregivet via evolution og delt på tværs af phyla.
Ehsani siger, at hans idé let kunne testes ved at dyrke cellekulturer i nærvær af eksterne vibrationer, der er designet til at forstyrre den naturlige timingmekanisme.
Det ville selvfølgelig kræve en bedre forståelse af membranvibrationers natur, deres konsistens over tidsskalaer så lange som sekunder og på tværs af phyla.
Det er et interessant forslag, men et der kræver betydeligt mere arbejde for at være overbevisende. Eksperimentelle beviser ville hjælpe, men det ville også en form for forklaring på, hvordan maskineriet inde i en celle kunne overvåge og udnytte dette signal.
Og selvfølgelig er der en anden forklaring på den komplekse aktivitet, der ikke kræver nogen form for pacemaker. Biologer og fysikere er godt klar over, at synkronisering opstår spontant i mange komplekse systemer.
Dette forekommer i alt fra ildflueblink og hjernebølger til Huygens' berømte opdagelse af, at urpendler kan blive synkroniserede. Og der er gode matematiske modeller, der forklarer, hvad der foregår.
Det er ikke uden for mulighederne, at synkronisering er et opstået fænomen i celler, der ikke kræver nogen uafhængig pacemaker.
Så dette er et vigtigt spørgsmål, og Ehsani har en interessant hypotese, som er relativt let at teste.
På den baggrund er det bestemt mere opmærksomhed værd.
Ref: arxiv.org/abs/1210.0168 : Time In The Cell: A Plausible Rolle For The Plasma Membrane