以前未知的细胞间电可能为生物学提供动力

人体严重依赖电荷。闪电般的能量脉冲穿过大脑和神经，大多数生物过程都依赖于穿过我们身体每个细胞膜的电离子。

这些电信号是可能的，部分原因是存在于细胞膜两侧的电荷不平衡。直到最近，研究人员还认为膜是造成这种不平衡的重要组成部分。但当斯坦福大学的研究人员发现水和空气的微滴之间可能存在类似的不平衡电荷时，这种想法被颠覆了。

现在，杜克大学的研究人员发现，这些类型的电场也存在于另一种称为生物凝结物的细胞结构内部和周围。就像漂浮在水中的油滴一样，这些结构因密度差异而存在。它们在细胞内形成隔室，而不需要膜的物理边界。

受先前研究表明水的微滴与空气或固体表面相互作用会产生微小的电不平衡的启发，研究人员决定看看小型生物凝结物是否也是如此。他们还想看看这些不平衡是否会像其他系统一样引发活性氧“氧化还原”反应。

他们的基础性发现于 4 月 28 日发表在《化学》杂志上，可能会改变研究人员对生物化学的看法。它还可以提供有关地球上第一个生命如何利用出现所需能量的线索。

“在没有酶催化反应的生命起源前环境中，能量从何而来?” 在 Alan L. Kaganov 生物医学工程特聘教授 Ashutosh Chilkoti 和 James L. Meriam 生物医学工程特聘教授 Lingchong You 实验室工作的杜克大学博士后研究员戴一帆问道。

“这一发现为反应能量的来源提供了一个合理的解释，就像电场中点电荷的势能一样，”戴说。

当电荷在一种材料和另一种材料之间跳跃时，它们会产生分子碎片，这些分子碎片可以配对并形成化学式为 OH 的羟基自由基。然后它们可以再次配对形成微量但可检测的过氧化氢 (H2O2)。

“但是除了细胞膜之外，很少在生物体系中研究界面，细胞膜是生物学最重要的部分之一，”戴说。“所以我们想知道生物凝聚物的界面可能会发生什么，也就是说，如果它也是一个不对称系统。”

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