科学家发现细胞内未开发的能源来源

人类身体是一座充满活力的能量工厂——我们的细胞通过数十亿年进化出的复杂机制来利用这一能量。然而，一项全新研究提出，细胞可能还在利用一种鲜为人知的能量来源——“柔性电效应”（flexoelectricity）。这一现象将机械变形转化为微小电信号，为揭示生命运作的奥秘开辟了一个全新领域。

生命离不开能量，而在细胞层面，科学家早已知晓通过细胞呼吸生产三磷酸腺苷（ATP）这一主流能量来源。然而，发表在期刊《PNAS Nexus》上的一项研究表明，我们对细胞利用环境能量的认识或许仅是冰山一角。本次研究由休斯顿大学和罗格斯大学的科学家联合完成，首次将“柔性电效应”引入活细胞体系，探讨这种将机械变形转化为电信号的现象是否构成了一种重要的能量来源。

研究表明，细胞膜的波动变化可以产生约90毫伏的电压——足以点燃一个神经元。“活细胞由于分子运动和生物活动，不断经历纳米级的膜波动。那么，这些波动能否产生电能呢？”研究团队在论文中写道，“我们的研究表明，这些主动波动结合细胞膜的柔性电效应，可以生成跨膜电压，甚至驱动离子传输。”

柔性电效应并非科学界的新概念。带领本研究的普拉迪普·莎玛（Pradeep Sharma）教授，早在2009年便致力于在人工平台上研究这一现象。他曾将柔性电效应用于软体机器人、医疗设备及其他自主供能的传感器开发中。在这些技术中，核心概念是压电效应，即某些材料在机械应力作用下会产生电荷。柔性电效应则允许普通材料在纳米尺度上表现出类似压电材料的行为，从而产生电流。

尽管对柔性电效应的宏观研究已经广为人知，但细胞层面的应用仍是全新的探索领域。研究团队指出，细胞膜的独特环境可能恰好具备实现柔性电效应的理想条件。与宏观系统中趋于平衡的能量不同，细胞膜由于蛋白质动态运动、ATP水解等过程，始终处于非平衡态，为柔性电效应的发挥提供了重要基础。