Вода определяет скорость сокращения мышечного волокна
By redaktor udalenno
on 15.07.2024
By redaktor udalenno
on 15.07.2024
Согласно исследованию Мичиганского университета, поток воды внутри мышечного волокна может определять, насколько быстро мышцы могут сокращаться. Авторы работы создали теоретическую модель роли воды в сокращении мышц, а также обнаружили, что мышцы обладают новым видом эластичности, называемым нечетной эластичностью, которая позволяет мышцам генерировать энергию с помощью трехмерных деформаций, что подтверждается общим наблюдением, что когда мышечное волокно сокращается в длину, оно также выпячивается перпендикулярно. Исследователи говорят, что эта структура может быть использована для описания многих других клеток и тканей, которые также в значительной степени состоят из воды, и может быть применена к сверхбыстрым движениям одноклеточных микроорганизмов и способам их контроля. Их выводы также могут повлиять на конструкцию мягких приводов (тип материала, преобразующего энергию в движение), быстрых искусственных мышц и материалов, изменяющих форму, все из которых имеют очень низкую скорость сокращения, потому что они запускаются извне.
Чтобы проверить свою теорию, ученые смоделировали движения мышц у различных организмов млекопитающих, насекомых, птиц, рыб и рептилий, сосредоточив внимание на животных, которые используют мышцы для очень быстрых движений. Они обнаружили, что мышцы, производящие звук, такой как хруст в хвосте гремучей змеи, которые могут сокращаться от десяти до сотен раз в секунду, обычно не зависят от потоков жидкости. Вместо этого эти сокращения контролируются нервной системой и в большей степени определяются молекулярными свойствами или временем, которое требуется молекулярным двигателям внутри клеток для связывания и выработки сил. Но у более мелких организмов, таких как летающие насекомые, которые машут крыльями от нескольких сотен до тысячи раз в секунду, эти сокращения слишком быстры, чтобы нейроны могли управлять ими напрямую. Здесь важнее потоки жидкости.
Исследователи также обнаружили, что когда мышечные волокна действуют как активная губка, этот процесс также заставляет мышцы действовать как активный эластичный двигатель. Когда мышца сокращается и расслабляется по всей длине, она также выпячивается перпендикулярно, и ее энергия не остается неизменной. Это позволяет мышечным волокнам вырабатывать энергию за счет повторяющихся деформаций, действуя как мягкий двигатель.
Эти результаты предполагают пересмотр представления о том, как функционирует мышца, что важно для понимания ее физиологии.