Proteiinien ja ATP-energian vaikutuksesta syntyvät kuoren värähtelyt luovat jännitteen, joka on verrattavissa hermosignaaleihin. Tutkijat ovat selittäneet, miten mekaniikka muuttuu sähköiseksi vaikutukseksi.
Houstonin yliopiston tutkijat esittivät fyysisen selityksen sille, kuinka elävä solu voi itse tuottaa sähköjännitteen. Mallin perustana käytettiin solukalvoa, ohutta ja joustavaa kuorta, joka ei vain erota solua ulkoisesta ympäristöstä, vaan osallistuu jatkuvasti sen toimintaan.
Solun sisällä tapahtuu jatkuvasti aktiivisia prosesseja. Proteiinit muuttavat muotoaan, ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja hajottavat ATP-molekyylejä, jotka ovat universaali energianlähde. Tämä aktiivisuus siirtyy kalvoon, jolloin se taipuu ja värähtelee hieman. Nämä liikkeet ovat mikroskooppisen pieniä, mutta ne tapahtuvat jatkuvasti ja kaikkialla.
Malli osoittaa, että tällaiset muodonmuutokset riittävät käynnistämään fleksisähköisen ilmiön. Kun kalvo taipuu, sen sisä- ja ulkopuolen välille syntyy sähköjännite. Tämä ominaisuus on tunnettu jo pitkään materiaalifysiikassa, mutta tässä se kuvataan ensimmäistä kertaa yksityiskohtaisesti elävän solun yhteydessä. Kalvo toimii tässä mallissa mekaanisen aktiivisuuden muuntimena sähköiseksi signaaliksi.
Tekijöiden laskelmien mukaan jännite voi nousta noin 90 millivoltin. Tämä on verrattavissa signaalien amplitudiin, joka syntyy neuroneissa impulssien välityksessä. Muutokset tapahtuvat millisekunneissa – samassa aikavälissä kuin klassiset hermojännitteet.
Malli ennustaa myös, että tällaiset kalvojännitteet kykenevät siirtämään ioneja aktiivisesti. Eikä vain luonnollisten pitoisuusgradienttien mukaisesti, vaan myös niitä vastaan. Yleensä tähän tarvitaan erityisiä proteiinipumppuja, mutta tässä ionien liike määräytyy kalvon elastisten ominaisuuksien ja sen reaktion sähkökenttään perusteella. Nämä parametrit määrittävät siirtosuunnan ja varauksen merkin.
Kirjoittajat uskovat, että sama mekanismi voi toimia paitsi yksittäisissä soluissa myös kudoksissa, joissa kalvojen värähtelyt ovat yhdenmukaisia.
