Sensibilidade das células a campos elétricos é muito maior que cientistas acreditavam

O nível de sensibilidade das células vivas à eletricidade é muito maior do que os cientistas acreditavam.
[Imagem: Gerada por IA/DALL-E]

Como células detectam campos elétricos

O corpo humano é uma intrincada rede celular, com até 37 trilhões de células circulando e realizando todas as funções essenciais da vida, desde a absorção dos nutrientes e sua conversão em energia até o reparo de um joelho ralado.

As teorias atuais dizem que essa comunicação se dá sobretudo pelo contato direto célula a célula ou pela transmissão de moléculas sinalizadoras. Embora seja reconhecida, a comunicação a partir dos chamados campos bioelétricos é considerada restrita porque os experimentos mostram que as células não seriam muito boas em lidar com a eletricidade.

Na verdade, novas evidências indicam agora que as células são incrivelmente sensíveis a campos elétricos, muito mais do que as teorias científicas mais aceitas reconhecem hoje.

"Nossa pesquisa desafia suposições antigas sobre os limites da detecção elétrica celular e explica como as células detectam campos elétricos com notável sensibilidade," acentua a professora Yashashree Kulkarni, da Universidade de Houston (EUA).

Há décadas, os cientistas acreditam que as células não consigam detectar campos elétricos muito fracos devido ao "ruído térmico" - pequenos movimentos aleatórios causados pelo calor. É como tentar ouvir um sussurro durante um show de rock barulhento: O ruído de fundo abafa o sussuro. Os cientistas acreditavam que esse ruído de fundo estabelecia o limite para o nível do campo elétrico que as células poderiam sentir.

Kulkarni e seu aluno Anand Mathew descobriram agora um quadro totalmente diferente: A matéria ativa dentro da membrana celular pode tirar o sistema do equilíbrio, permitindo um aumento dramático da sensibilidade elétrica, vencendo as limitações impostas pelo ruído térmico.

"As membranas biológicas não são passivas," destaca Kulkarni. "Elas são incrustadas com proteínas ativas e outros componentes que consomem energia continuamente, criando ambientes dinâmicos e fora de equilíbrio. Nossas descobertas mostram que esses processos ativos podem mudar fundamentalmente a maneira como as células respondem a estímulos mecânicos e elétricos."

Matéria ativa

Para explicar sua descoberta, os dois pesquisadores criaram um novo modelo teórico usando a mecânica estatística fora de equilíbrio, um ramo da ciência que estuda sistemas que sempre usam energia. O modelo consegue explicar como as membranas eletromecânicas nas células se movem e mudam em seu ambiente ativo e repleto de energia.

Sua análise mostra que esses processos que consomem energia podem levar a um aumento drástico na sensibilidade elétrica, oferecendo um modelo teórico que se alinha com observações experimentais em muitos sistemas biológicos.

"Compreender como as células podem responder ativamente ao seu ambiente pode subsidiar o desenvolvimento de dispositivos médicos, biossensores e terapias de última geração para diversas doenças," disse Mathew. "Ao aproveitar o conceito de matéria ativa, podemos começar a projetar sistemas que imitam ou até mesmo excedem as capacidades de detecção encontradas na natureza."