Para ilmuwan telah mengusulkan model teoretis yang menjelaskan bagaimana sel hidup dapat menghasilkan sinyal listrik mereka sendiri melalui gerakan kecil pada membran mereka. Mekanisme ini, yang didorong oleh proses molekuler aktif, mungkin meniru aktivitas neuron dan memengaruhi transportasi ion. Temuan ini dapat menginformasikan material bio-inspirasi dan memperdalam pemahaman tentang fungsi seluler.
Peneliti yang dipimpin oleh Pradeep Sharma telah mengembangkan kerangka matematika yang menunjukkan bahwa gerakan mikroskopis konstan pada membran sel menghasilkan efek listrik. Membran sel, penghalang tipis dan fleksibel yang mengelilingi setiap sel hidup, secara dinamis membentuk ulang dirinya saat protein di dalam sel mengubah bentuk, berinteraksi dengan molekul, dan melakukan reaksi seperti hidrolisis ATP untuk melepaskan energi. Aktivitas ini menyebabkan membran melengkung, bergelombang, dan berfluktuasi, memicu flexoelektrik—fenomena di mana deformasi material menghasilkan tegangan.
Model ini memprediksi bahwa gerakan ini menciptakan perbedaan listrik di seluruh membran, mencapai hingga 90 milivolt—tingkat yang sebanding dengan yang ada pada neuron yang aktif. Perubahan tegangan terjadi dalam milidetik, selaras dengan waktu dan bentuk potensial aksi neuron. Hal ini menyiratkan bahwa prinsip fisik seperti itu mungkin berkontribusi pada komunikasi sel saraf.
Lebih lanjut, kerangka ini menunjukkan bahwa tegangan ini dapat mendorong pergerakan ion melawan gradien elektrokimia alami. Ion, yang merupakan atom bermuatan penting untuk penandaan dan keseimbangan seluler, mungkin diangkut secara aktif berdasarkan keelastisan membran dan responsnya terhadap medan listrik. Arah dan muatan aliran ion bergantung pada sifat-sifat ini.
Memperluas ide tersebut, para peneliti menyarankan penerapan model ini pada jaringan, di mana aktivitas membran terkoordinasi dapat menghasilkan pola listrik yang lebih besar. Mekanisme ini memberikan dasar fisik untuk persepsi sensorik, pemecatan neuron, dan panen energi internal pada sel. Ini juga memiliki potensi untuk menjembatani neurosains dengan desain material bio-inspirasi yang responsif secara listrik yang meniru jaringan hidup.
Studi ini muncul di PNAS Nexus, volume 4, isu 12, diterbitkan pada Desember 2025.
