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Ipotesi: le vibrazioni della membrana plasmatica agiscono come battito cardiaco cellulare
Le cellule sono forse le macchine più complesse conosciute dal genere umano. L'assoluta diversità di attività, macchinari e tempistiche è sbalorditiva nella sua ampiezza e complessità.
E questo solleva una domanda interessante: come è tutto coordinato? Quale meccanismo utilizzano le cellule per garantire che eventi biochimici cruciali si verifichino nell'ordine giusto e al momento giusto?
Oggi, Sepehr Ehsani dell'Università di Toronto in Canada lancia un suggerimento interessante. La sua idea è che le vibrazioni nella membrana cellulare agiscano come una sorta di pacemaker cellulare, fornendo una frequenza cardiaca di fondo per la sincronizzazione delle attività.
L'idea di un pacemaker è comune in informatica. La maggior parte dei microchip ha un orologio interno che sincronizza l'attività attraverso il chip. L'elaborazione delle informazioni, come sappiamo, non sarebbe possibile senza questo impulso.
Anche le cellule sono essenzialmente processori di informazioni, sebbene siano molto più complessi di qualsiasi cosa gli esseri umani abbiano mai realizzato. Molte cellule utilizzano segnali periodici come i cicli di luce-oscurità per sincronizzare l'attività.
Tuttavia, il ciclo circadiano è troppo lento per aiutare a coordinare la maggior parte dell'attività biochimica. Qualsiasi meccanismo di pacemaker dovrebbe probabilmente funzionare sulla scala temporale del ripiegamento degli amminoacidi, che si verifica su una scala di microsecondi.
Le attività interne come i cicli energetici cellulari sono abbastanza veloci da fare il trucco, ma sono molto variabili tra le specie. E poiché qualsiasi meccanismo di pacemaker deve essersi evoluto all'inizio della storia delle cellule, dovrebbe essere condiviso attraverso l'albero della vita.
L'alternativa rimanente è la membrana plasmatica, afferma Ehsani. Sottolinea che la membrana dovrebbe supportare le vibrazioni dei picosecondi e potrebbe facilmente accoppiare l'attività all'esterno della cellula con ciò che sta accadendo all'interno, un fattore che potrebbe spiegare vari tipi di comunicazione intercellulare.
Inoltre, il meccanismo viene facilmente trasmesso tramite l'evoluzione e condiviso tra i phyla.
Ehsani afferma che la sua idea potrebbe essere facilmente testata coltivando colture cellulari in presenza di vibrazioni esterne progettate per interferire con il meccanismo di temporizzazione naturale.
Naturalmente, ciò richiederebbe una migliore comprensione della natura delle vibrazioni della membrana, della loro consistenza su scale temporali lunghe fino a secondi e attraverso i phyla.
È un suggerimento interessante ma che richiede molto più lavoro per essere persuasivo. L'evidenza sperimentale sarebbe d'aiuto, ma lo sarebbe anche una sorta di spiegazione su come il macchinario all'interno di una cellula potrebbe monitorare e sfruttare questo segnale.
E naturalmente c'è un'altra spiegazione per la complessa attività che non richiede alcun tipo di pacemaker. Biologi e fisici sanno bene che la sincronia emerge spontaneamente in molti sistemi complessi.
Ciò si verifica in tutto, dal lampeggiare delle lucciole e dalle onde cerebrali alla famosa scoperta di Huygens che i pendoli dell'orologio possono essere sincronizzati. E ci sono validi modelli matematici che spiegano cosa sta succedendo.
Non è al di là delle possibilità che la sincronia sia un fenomeno emergente nelle cellule che non richiede pacemaker indipendenti.
Quindi questa è una domanda importante ed Ehsani ha un'ipotesi interessante che è relativamente facilmente verificabile.
Su questa base, merita sicuramente più attenzione.
Rif: arxiv.org/abs/1210.0168 : Time In The Cell: un ruolo plausibile per la membrana plasmatica