Ανατυπώθηκε από Bridges, 2001 Vol 12 (1): 5 ISSEEM
Αν και ένας άνθρωπος αποτελείται από πάνω από πενήντα τρισεκατομμύρια κύτταρα, δεν υπάρχουν φυσιολογικές λειτουργίες στο σώμα μας που δεν υπήρχαν ήδη στη βιολογία του απλού, πυρηνωμένου (ευκαρυωτικού) κυττάρου. Μονοκύτταροι οργανισμοί, όπως το amoeba ή το paramecium, διαθέτουν τα κυτταρολογικά ισοδύναμα ενός πεπτικού συστήματος, ενός αποκριτικού συστήματος, ενός αναπνευστικού συστήματος, ενός μυοσκελετικού συστήματος, ενός ανοσοποιητικού συστήματος, ενός αναπαραγωγικού συστήματος και ενός καρδιαγγειακού συστήματος, μεταξύ άλλων. Στους ανθρώπους, αυτές οι φυσιολογικές λειτουργίες σχετίζονται με τη δραστηριότητα συγκεκριμένων οργάνων. Αυτές οι ίδιες φυσιολογικές διεργασίες διεξάγονται σε κύτταρα με μικροσκοπικά συστήματα οργάνων που ονομάζονται οργανίδια.
Η κυτταρική ζωή διατηρείται με αυστηρή ρύθμιση των λειτουργιών των φυσιολογικών συστημάτων του κυττάρου. Η έκφραση προβλέψιμων συμπεριφορικών ρεπερτορίων συνεπάγεται την ύπαρξη ενός κυτταρικού «νευρικού συστήματος». Αυτό το σύστημα αντιδρά σε περιβαλλοντικά ερεθίσματα προκαλώντας κατάλληλες συμπεριφορές. Το οργανικό που συντονίζει τις προσαρμογές και τις αντιδράσεις ενός κυττάρου στα εσωτερικά και εξωτερικά του περιβάλλοντα θα αντιπροσωπεύει το κυτταροπλασματικό ισοδύναμο του «εγκεφάλου».
Από το σπάσιμο του γενετικού κώδικα στις αρχές της δεκαετίας του 1950, οι βιολόγοι των κυττάρων ευνόησαν την έννοια του γενετικού ντετερμινισμού, την έννοια ότι τα γονίδια «ελέγχουν» τη βιολογία. Σχεδόν όλα τα γονίδια του κυττάρου περιέχονται στο μεγαλύτερο οργανικό κύτταρο, τον πυρήνα. Η συμβατική γνώμη θεωρεί ότι ο πυρήνας είναι το «κέντρο διοίκησης» του κελιού. Ως εκ τούτου, ο πυρήνας θα αντιπροσωπεύει το κυτταρικό ισοδύναμο του «εγκεφάλου».
Ο γενετικός ντετερμινισμός συνάγει ότι η έκφραση και η μοίρα ενός οργανισμού είναι κυρίως «προκαθορισμένες» στον γενετικό κώδικα. Η γενετική βάση της οργανικής έκφρασης είναι βαθιά ριζωμένη στις βιολογικές επιστήμες ως συναινετική αλήθεια, μια πεποίθηση με την οποία πλαισιώνουμε την αναφορά μας για την υγεία και τις ασθένειες. Εξ ου και η αντίληψη ότι η ευαισθησία σε ορισμένες ασθένειες ή η έκφραση παρεκκλίνουσας συμπεριφοράς συνδέεται γενικά με τη γενετική γενεαλογία και, σε ορισμένες περιπτώσεις, με αυθόρμητες μεταλλάξεις. Κατ 'επέκταση, γίνεται αντιληπτό από την πλειοψηφία των επιστημόνων ότι το ανθρώπινο μυαλό και η συνείδηση «κωδικοποιούνται» στα μόρια του νευρικού συστήματος. Αυτό με τη σειρά του προωθεί την ιδέα ότι η εμφάνιση της συνείδησης αντικατοπτρίζει το «φάντασμα στη μηχανή».
Η υπεροχή του DNA στην επιρροή και τη ρύθμιση της βιολογικής συμπεριφοράς και της εξέλιξης βασίζεται σε μια αβάσιμη υπόθεση. Ένα βασικό άρθρο του HF Nijhout (BioEssays 1990, 12 (9): 441-446) περιγράφει πώς οι έννοιες που αφορούν γενετικούς «ελέγχους» και «προγράμματα» αρχικά σχεδιάστηκαν ως μεταφορές για να βοηθήσουν στον καθορισμό και την καθοδήγηση των δρόμων της έρευνας. Η εκτεταμένη επανάληψη αυτής της συναρπαστικής υπόθεσης πάνω από πενήντα χρόνια είχε ως αποτέλεσμα η «μεταφορά του μοντέλου» να γίνει η «αλήθεια του μηχανισμού», παρά την απουσία τεκμηριωτικών αποδεικτικών στοιχείων. Δεδομένου ότι η υπόθεση δίνει έμφαση στο γενετικό πρόγραμμα ως «κορυφαίο σκαλοπάτι» στη βιολογική κλίμακα ελέγχου, τα γονίδια έχουν αποκτήσει την κατάσταση των αιτιωδών παραγόντων στην πρόκληση βιολογικής έκφρασης και συμπεριφοράς (π.χ. γονίδια που προκαλούν καρκίνο, αλκοολισμό, ακόμη και εγκληματικότητα).
Η αντίληψη ότι ο πυρήνας και τα γονίδια του είναι ο «εγκέφαλος» του κυττάρου είναι μια αβάσιμη και παράλογη υπόθεση. Εάν ο εγκέφαλος αφαιρεθεί από ένα ζώο, η διακοπή της φυσιολογικής ολοκλήρωσης θα οδηγούσε αμέσως στο θάνατο του οργανισμού. Εάν ο πυρήνας αντιπροσώπευε πραγματικά τον εγκέφαλο του κυττάρου, τότε η αφαίρεση του πυρήνα θα είχε ως αποτέλεσμα τη διακοπή των κυτταρικών λειτουργιών και τον άμεσο κυτταρικό θάνατο. Ωστόσο, τα πειραματικά πυρηνικά κύτταρα μπορεί να επιβιώσουν για δύο ή περισσότερους μήνες χωρίς γονίδια, και ωστόσο είναι ικανά να επηρεάσουν πολύπλοκες αποκρίσεις σε περιβαλλοντικά και κυτταροπλασματικά ερεθίσματα (Lipton, et αϊ., Differentiation 1991, 46: 117-133). Η λογική αποκαλύπτει ότι ο πυρήνας δεν μπορεί να είναι ο εγκέφαλος του κυττάρου!
Μελέτες για κλωνοποιημένα ανθρώπινα κύτταρα με οδήγησαν στη συνειδητοποίηση ότι το πλασμάλωμα του κυττάρου, που συνήθως αναφέρεται ως κυτταρική μεμβράνη, αντιπροσωπεύει τον «εγκέφαλο» του κυττάρου. Οι κυτταρικές μεμβράνες, το πρώτο βιολογικό οργανίδιο που εμφανίζεται στην εξέλιξη, είναι το μόνο οργανικό κοινό σε κάθε ζωντανό οργανισμό. Οι κυτταρικές μεμβράνες χωρίζουν το κυτταρόπλασμα, διαχωρίζοντάς το από τις παραμορφώσεις του εξωτερικού περιβάλλοντος. Με την ικανότητα φραγής, η μεμβράνη επιτρέπει στο κύτταρο να διατηρεί στενό «έλεγχο» πάνω στο κυτταροπλασματικό περιβάλλον, αναγκαιότητα διεξαγωγής βιολογικών αντιδράσεων. Οι κυτταρικές μεμβράνες είναι τόσο λεπτές που μπορούν να παρατηρηθούν μόνο χρησιμοποιώντας το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Κατά συνέπεια, η ύπαρξη και η καθολική έκφραση της δομής της μεμβράνης καθιερώθηκε σαφώς μόνο γύρω στο 1950.
Στις ηλεκτρονικές μικρογραφίες, η κυτταρική μεμβράνη εμφανίζεται ως ένα ελαφρώς λεπτό (<10nm), τρίχρωμο (μαύρο-άσπρο-μαύρο) "δέρμα" που περιβάλλει το κύτταρο. Η θεμελιώδης δομική απλότητα της κυτταρικής μεμβράνης, η οποία είναι πανομοιότυπη για όλους τους βιολογικούς οργανισμούς, παραπλανήθηκε από τους βιολόγους των κυττάρων. Για τα περισσότερα από τα τελευταία πενήντα χρόνια, η μεμβράνη θεωρήθηκε ως «παθητικό», ημι-διαπερατό φράγμα, που μοιάζει με ένα αναπνεύσιμο «πλαστικό περιτύλιγμα», του οποίου η λειτουργία ήταν απλώς να περιέχει το κυτόπλασμα.
Η στρωματοειδής εμφάνιση της μεμβράνης αντικατοπτρίζει την οργάνωση των δομικών της φωσφολιπιδίων. Αυτά τα μόρια σχήματος γλειφιτζούρι είναι αμφιπαθητικά, διαθέτουν και μια σφαιρική κεφαλή πολικού φωσφορικού (σχήμα Α) και δύο μη πολικά πόδια που μοιάζουν με ραβδί (σχήμα Β). Όταν ανακινείται σε διάλυμα, τα φωσφολιπίδια αυτοσυναρμολογούνται σε μια σταθεροποιητική κρυσταλλική διπλή στιβάδα (Σχήμα Γ).
Τα λιπιδικά σκέλη που περιλαμβάνουν τον πυρήνα της μεμβράνης παρέχουν ένα υδρόφοβο φράγμα (Σχήμα Δ) που χωρίζει το κυτόπλασμα από το συνεχώς μεταβαλλόμενο εξωτερικό περιβάλλον. Ενώ η κυτταροπλασματική ακεραιότητα διατηρείται από τη λειτουργία παθητικού φραγμού των λιπιδίων, οι διαδικασίες ζωής απαιτούν την ενεργή ανταλλαγή μεταβολιτών και πληροφοριών μεταξύ του κυτοπλάσματος και του περιβάλλοντος περιβάλλοντος. Οι φυσιολογικές δράσεις του πλασμώματος προκαλούνται από τις πρωτεΐνες της μεμβράνης.
Κάθε μία από τις περίπου 100,000 διαφορετικές πρωτεΐνες που παρέχουν το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από μια γραμμική αλυσίδα συνδεδεμένων αμινοξέων. Οι «αλυσίδες» συναρμολογούνται από έναν πληθυσμό είκοσι διαφορετικών αμινοξέων. Η μοναδική δομή και λειτουργία κάθε πρωτεΐνης ορίζεται από τη συγκεκριμένη αλληλουχία αμινοξέων που περιλαμβάνει την αλυσίδα της. Συντέθηκαν ως γραμμική συμβολοσειρά, οι αλυσίδες αμινοξέων στη συνέχεια διπλώνονται σε μοναδικά τρισδιάστατα σφαιρίδια. Η τελική διαμόρφωση (σχήμα) της πρωτεΐνης αντανακλά μια ισορροπία των ηλεκτρικών φορτίων μεταξύ των συστατικών της αμινοξέων.
Η τρισδιάστατη μορφολογία των διπλωμένων πρωτεϊνών προσδίδει στις επιφάνειές τους ειδικά σχισμές και τσέπες. Τα μόρια και τα ιόντα που διαθέτουν συμπληρωματικά φυσικά σχήματα και ηλεκτρικά φορτία θα δεσμεύονται στις σχισμές και τις τσέπες μιας πρωτεΐνης με την ειδικότητα ενός κλειδώματος και κλειδιού. Η δέσμευση ενός άλλου μορίου μεταβάλλει την κατανομή ηλεκτρικού φορτίου της πρωτεΐνης. Σε απόκριση, η αλυσίδα αμινοξέων της πρωτεΐνης θα αναδιπλωθεί αυθόρμητα για να εξισορροπήσει την κατανομή φορτίου. Η αναδίπλωση αλλάζει τη διαμόρφωση της πρωτεΐνης. Κατά τη μετάβαση από τη μία διαμόρφωση στην άλλη, η πρωτεΐνη εκφράζει κίνηση. Οι κινήσεις διαμόρφωσης πρωτεϊνών αξιοποιούνται από το κύτταρο για να εκτελούν φυσιολογικές λειτουργίες. Η εργασία που δημιουργείται από την κίνηση των πρωτεϊνών είναι υπεύθυνη για τη «ζωή».
Ένας αριθμός από τα είκοσι αμινοξέα που περιλαμβάνουν την αλυσίδα της πρωτεΐνης είναι μη πολικά (υδρόφοβα, αγαπούν το λάδι). Τα υδρόφοβα τμήματα των πρωτεϊνών επιδιώκουν σταθερότητα εισάγοντας τον εαυτό τους στον λιπιδικό πυρήνα της μεμβράνης. Τα πολικά τμήματα αυτών των πρωτεϊνών εκτείνονται από μία ή και τις δύο καλυμμένες με νερό μεμβράνες. Οι πρωτεΐνες που ενσωματώνονται εντός της μεμβράνης ονομάζονται ολοκληρωμένες μεμβράνες πρωτεΐνες (IMPs).
Τα IMP μεμβράνης μπορούν να υποδιαιρεθούν λειτουργικά σε δύο κατηγορίες: υποδοχείς και τελεστές. Οι δέκτες είναι συσκευές εισόδου που ανταποκρίνονται σε περιβαλλοντικά σήματα. Τα εφέ είναι συσκευές εξόδου που ενεργοποιούν κυτταρικές διαδικασίες. Μια οικογένεια πρωτεϊνών επεξεργαστή, που βρίσκεται στο κυτόπλασμα κάτω από τη μεμβράνη, χρησιμεύει για τη σύνδεση υποδοχέων λήψης σήματος με τελεστές που παράγουν δράση.
Οι υποδοχείς είναι μοριακές «κεραίες» που αναγνωρίζουν περιβαλλοντικά σήματα. Μερικές κεραίες υποδοχέων εκτείνονται προς τα μέσα από το κυτταροπλασματικό πρόσωπο της μεμβράνης. Αυτοί οι υποδοχείς «διαβάζουν» το εσωτερικό περιβάλλον και παρέχουν επίγνωση των κυτταροπλασματικών καταστάσεων. Άλλοι υποδοχείς που εκτείνονται από την εξωτερική επιφάνεια του κυττάρου παρέχουν επίγνωση των εξωτερικών περιβαλλοντικών σημάτων.
Οι συμβατικές βιοϊατρικές επιστήμες υποστηρίζουν ότι οι περιβαλλοντικές «πληροφορίες» μπορούν να μεταφερθούν μόνο από την ουσία των μορίων (Science 1999, 284: 79-109). Σύμφωνα με αυτήν την έννοια, οι υποδοχείς αναγνωρίζουν μόνο «σήματα» που συμπληρώνουν φυσικά τα χαρακτηριστικά της επιφάνειάς τους. Αυτή η υλιστική πεποίθηση διατηρείται ακόμα κι αν έχει αποδειχθεί άφθονα ότι οι υποδοχείς πρωτεΐνης ανταποκρίνονται στις συχνότητες δόνησης. Μέσω μιας διεργασίας γνωστής ως ηλεκτροσυγκροτησιακής σύζευξης (Tsong, Trends in Biochem. Sci. 1989, 14: 89-92), τα συντονισμένα ενεργειακά πεδία συντονισμού μπορούν να αλλάξουν την ισορροπία φορτίων σε μια πρωτεΐνη. Σε ένα αρμονικό ενεργειακό πεδίο, οι υποδοχείς θα αλλάξουν τη διαμόρφωσή τους. Κατά συνέπεια, οι υποδοχείς μεμβράνης ανταποκρίνονται τόσο σε φυσικές όσο και σε ενεργειακές περιβαλλοντικές πληροφορίες.
Η «ενεργοποιημένη» διαμόρφωση ενός υποδοχέα ενημερώνει το κελί για την ύπαρξη ενός σήματος. Οι αλλαγές στη διαμόρφωση των υποδοχέων παρέχουν κυτταρική «ευαισθητοποίηση». Στην «ενεργοποιημένη» διαμόρφωσή του, ένας υποδοχέας λήψης σήματος μπορεί να συνδέεται είτε με μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη τελεστής που παράγει λειτουργία είτε με μια ενδιάμεση πρωτεΐνη επεξεργαστή. Οι πρωτεΐνες των υποδοχέων επιστρέφουν στην αρχική τους «ανενεργή» διαμόρφωση και αποσυνδέονται από άλλες πρωτεΐνες όταν σταματήσει το σήμα.
Η οικογένεια των τελεστικών πρωτεϊνών αντιπροσωπεύουν συσκευές «παραγωγής». Υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τύποι τελεστών, πρωτεΐνες μεταφοράς, ένζυμα και κυτταροσκελετικές πρωτεΐνες. Οι μεταφορείς, που περιλαμβάνουν την εκτεταμένη οικογένεια καναλιών, χρησιμεύουν για τη μεταφορά μορίων και πληροφοριών από τη μία πλευρά του φραγμού της μεμβράνης στην άλλη. Τα ένζυμα είναι υπεύθυνα για τη μεταβολική σύνθεση και την αποδόμηση. Οι κυτταροσκελετικές πρωτεΐνες ρυθμίζουν το σχήμα και την κινητικότητα των κυττάρων.
Οι δραστικές πρωτεΐνες γενικά έχουν δύο διαμορφώσεις: μια ενεργή διαμόρφωση στην οποία η πρωτεΐνη εκφράζει τη λειτουργία της. και μια «ηρεμία» διαμόρφωση στην οποία η πρωτεΐνη είναι ανενεργή. Για παράδειγμα, μια πρωτεΐνη διαύλου στην ενεργή της διαμόρφωση έχει έναν ανοιχτό πόρο μέσω του οποίου συγκεκριμένα ιόντα ή μόρια διασχίζουν το φράγμα της μεμβράνης. Επιστρέφοντας σε μια αδρανή διαμόρφωση, η αναδίπλωση πρωτεΐνης περιορίζει το αγώγιμο κανάλι και η ροή ιόντων ή μορίων σταματά.
Συγκεντρώνοντας όλα τα κομμάτια, παρέχουμε πληροφορίες για το πώς ο «εγκέφαλος» του κυττάρου επεξεργάζεται πληροφορίες και προκαλεί συμπεριφορά. Τα αναρίθμητα μοριακά και ακτινοβολούμενα ενεργειακά σήματα στο περιβάλλον ενός κυττάρου δημιουργούν μια εικονική κακοφωνία πληροφοριών. Με τρόπο που μοιάζει με βιολογικό μετασχηματισμό Fourier, οι μεμονωμένοι επιφανειακοί υποδοχείς (Εικ. H) αντιλαμβάνονται το φαινομενικά χαοτικό περιβάλλον και φιλτράρουν συγκεκριμένες συχνότητες ως σήματα συμπεριφοράς. Η λήψη ενός συντονισμένου σήματος (Εικ. Ι, βέλος) προκαλεί μια διαμορφωτική αλλαγή στο κυτταροπλασματικό τμήμα του υποδοχέα (Εικ. Ι, βέλος). Αυτή η αλλαγή διαμόρφωσης επιτρέπει στον υποδοχέα να συμπλέκεται με ένα συγκεκριμένο τελεστικό IMP (Εικ. J, στην περίπτωση αυτή ένα κανάλι IMP). Η δέσμευση της πρωτεΐνης υποδοχέα (Σχήμα Κ) με τη σειρά της προκαλεί μια διαμορφωτική αλλαγή στην πρωτεΐνη τελεστή (Σχ. L, ανοίγει το κανάλι). Οι ενεργοποιημένοι υποδοχείς μπορούν να ενεργοποιήσουν τις ενζυματικές οδούς, να προκαλέσουν δομική αναδιοργάνωση και κινητικότητα ή να ενεργοποιήσουν τη μεταφορά μοναδικά παλμικών ηλεκτρικών σημάτων και ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης.
Οι πρωτεΐνες επεξεργαστών χρησιμεύουν ως συσκευές «πολλαπλής», καθώς μπορούν να αυξήσουν την ευελιξία του συστήματος σήματος. Τέτοιες πρωτεΐνες διασυνδέουν υποδοχείς με τελεστές πρωτεΐνες (Ρ στο σχήμα Μ). Με «προγραμματισμό» σύζευξης πρωτεϊνών επεξεργαστή, μια ποικιλία εισόδων μπορεί να συνδεθεί με μια ποικιλία εξόδων. Οι πρωτεΐνες επεξεργαστών παρέχουν ένα μεγάλο ρεπερτόριο συμπεριφοράς χρησιμοποιώντας έναν περιορισμένο αριθμό IMP.
Τα αποτελεσματικά IMP μετατρέπουν περιβαλλοντικά σήματα που προκαλούνται από υποδοχείς σε βιολογική συμπεριφορά. Η συνάρτηση εξόδου ορισμένων τελεστικών πρωτεϊνών μπορεί να αντιπροσωπεύει την πλήρη έκταση μιας προκαλούμενης συμπεριφοράς. Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις, η έξοδος των τελεστών IMP χρησιμεύει πραγματικά ως δευτερεύον «σήμα» που διεισδύει στο κύτταρο και ενεργοποιεί τη συμπεριφορά άλλων κυτταροπλασματικών πρωτεϊνικών οδών. Οι ενεργοποιημένες τελεστές πρωτεΐνες χρησιμεύουν επίσης ως παράγοντες μεταγραφής, σήματα που προκαλούν γονιδιακή έκφραση.
Η συμπεριφορά του κυττάρου ελέγχεται από τις συνδυασμένες δράσεις των συζευγμένων υποδοχέων και των τελεστών IMP. Οι υποδοχείς παρέχουν «ευαισθητοποίηση για το περιβάλλον» και οι τελεστές πρωτεΐνες μετατρέπουν αυτήν την ευαισθητοποίηση σε «φυσική αίσθηση». Με αυστηρό ορισμό, ένα σύμπλεγμα υποδοχέα-τελεστής αντιπροσωπεύει μια θεμελιώδη μονάδα αντίληψης. Οι μονάδες αντίληψης πρωτεϊνών παρέχουν τα θεμέλια της βιολογικής συνείδησης. Οι αντιλήψεις «ελέγχουν» τη συμπεριφορά των κυττάρων, αν και στην πραγματικότητα, ένα κύτταρο στην πραγματικότητα «ελέγχεται» από τις πεποιθήσεις, καθώς οι αντιλήψεις μπορεί να μην είναι απαραίτητα ακριβείς.
Η κυτταρική μεμβράνη είναι ένας οργανικός επεξεργαστής πληροφοριών. Ανιχνεύει το περιβάλλον και μετατρέπει αυτή την ευαισθητοποίηση σε «πληροφορίες» που μπορούν να επηρεάσουν τη δραστηριότητα των πρωτεϊνικών οδών και να ελέγξουν την έκφραση των γονιδίων. Μια περιγραφή της δομής και της λειτουργίας της μεμβράνης έχει ως εξής: (Α) με βάση την οργάνωση των μορίων φωσφολιπιδίου, η μεμβράνη είναι ένας υγρός κρύσταλλος. Β) η ρυθμιζόμενη μεταφορά πληροφοριών μέσω του υδρόφοβου φραγμού από τις πρωτεΐνες τελεστού IMP καθιστά τη μεμβράνη ημιαγωγό · και © η μεμβράνη είναι προικισμένη με IMP που λειτουργούν ως πύλες (υποδοχείς) και κανάλια. Ως ημιαγωγός υγρών κρυστάλλων με πύλες και κανάλια, η μεμβράνη είναι ένα τρανζίστορ επεξεργασίας πληροφοριών, ένα βιολογικό τσιπ υπολογιστή.
Κάθε σύμπλοκο υποδοχέα-τελεστής αντιπροσωπεύει ένα βιολογικό BIT, μια μοναδική μονάδα αντίληψης. Αν και αυτή η υπόθεση παρουσιάστηκε για πρώτη φορά επίσημα το 1986 (Lipton 1986, Planetary Assoc. For Clean Energy Newsletter 5: 4), η ιδέα έχει έκτοτε επαληθευτεί τεχνολογικά. Ο Cornell και άλλοι (Nature 1997, 387: 580-584), συνέδεσαν μια μεμβράνη με ένα υπόστρωμα χρυσού φύλλου. Ελέγχοντας τους ηλεκτρολύτες μεταξύ της μεμβράνης και του φύλλου, ήταν σε θέση να ψηφιοποιήσουν το άνοιγμα και το κλείσιμο των καναλιών που ενεργοποιούνται από τον υποδοχέα. Το κελί και ένα τσιπ είναι ομόλογες δομές.
Το κελί είναι ένα "τσιπ υπολογιστή" με βάση τον άνθρακα που διαβάζει το περιβάλλον. Το «πληκτρολόγιο» αποτελείται από υποδοχείς. Οι περιβαλλοντικές πληροφορίες εισάγονται μέσω των «κλειδιών» της πρωτεΐνης. Τα δεδομένα μεταφέρονται σε βιολογική συμπεριφορά από τελεστές πρωτεΐνες. Τα IMP BIT χρησιμεύουν ως διακόπτες που ρυθμίζουν τις λειτουργίες των κυττάρων και την έκφραση των γονιδίων. Ο πυρήνας αντιπροσωπεύει έναν «σκληρό δίσκο» με λογισμικό κωδικοποιημένο με DNA. Οι πρόσφατες εξελίξεις στη μοριακή βιολογία τονίζουν τη φύση ανάγνωσης / εγγραφής αυτού του σκληρού δίσκου.
Είναι ενδιαφέρον ότι το πάχος της μεμβράνης (περίπου 7.5 nm) καθορίζεται από τις διαστάσεις της φωσφολιπιδικής διπλής στιβάδας. Δεδομένου ότι οι μεμβράνες IMP έχουν διάμετρο περίπου 6-8 nm, μπορούν να σχηματίσουν μόνο μια μονοστιβάδα στη μεμβράνη. Οι μονάδες IMP δεν μπορούν να συσσωρευτούν μεταξύ τους, η προσθήκη περισσότερων μονάδων αντίληψης συνδέεται άμεσα με την αύξηση της επιφάνειας της μεμβράνης. Με αυτήν την κατανόηση, η εξέλιξη, η επέκταση της ευαισθητοποίησης (δηλαδή, η προσθήκη περισσότερων IMPs) θα ήταν πιο αποτελεσματικά μοντελοποιημένη χρησιμοποιώντας γεωμετρία φράκταλ. Η φράκταλ φύση της βιολογίας μπορεί να παρατηρηθεί στις δομικές και λειτουργικές επαναλήψεις που παρατηρούνται μεταξύ της ιεραρχίας του κυττάρου, των πολυκυτταρικών οργανισμών (άνθρωπος) και των κοινοτήτων πολυκυτταρικών οργανισμών (ανθρώπινη κοινωνία).
Αυτή η νέα αντίληψη για τους μηχανισμούς ελέγχου των κυττάρων μας ελευθερώνει από τους περιορισμούς του γενετικού ντετερμινισμού. Αντί να συμπεριφέρεται ως προγραμματισμένα γενετικά αυτόματα, η βιολογική συμπεριφορά συνδέεται δυναμικά με το περιβάλλον. Αν και αυτή η αναγωγική προσέγγιση έχει επισημάνει τον μηχανισμό των ατομικών πρωτεϊνών αντίληψης, η κατανόηση του μηχανισμού επεξεργασίας τονίζει την ολιστική φύση των βιολογικών οργανισμών. Η έκφραση του κυττάρου αντανακλά την αναγνώριση όλων των αντιληπτών περιβαλλοντικών ερεθισμάτων, τόσο φυσικών όσο και ενεργειακών. Κατά συνέπεια, η «Καρδιά της Ενεργειακής Ιατρικής» μπορεί πραγματικά να βρεθεί στη μαγεία της μεμβράνης.