พิมพ์ซ้ำจาก Bridges, 2001 Vol 12 (1): 5 ISSEEM
แม้ว่ามนุษย์จะประกอบด้วยเซลล์มากกว่าห้าสิบล้านล้านเซลล์ แต่ก็ไม่มีหน้าที่ทางสรีรวิทยาใด ๆ ในร่างกายของเราที่ไม่เคยมีมาก่อนในชีววิทยาของเซลล์เดียวที่มีนิวเคลียส (ยูคาริโอต) สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเช่นอะมีบาหรือพารามีเซียมมีคุณสมบัติเทียบเท่าทางเซลล์วิทยาของระบบย่อยอาหารระบบขับถ่ายระบบทางเดินหายใจระบบกล้ามเนื้อและโครงกระดูกระบบภูมิคุ้มกันระบบสืบพันธุ์และระบบหัวใจและหลอดเลือดเป็นต้น ในมนุษย์การทำงานทางสรีรวิทยาเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการทำงานของอวัยวะที่เฉพาะเจาะจง กระบวนการทางสรีรวิทยาเดียวกันนี้ดำเนินการในเซลล์โดยระบบอวัยวะขนาดเล็กที่เรียกว่าออร์แกเนลล์
ชีวิตของเซลล์ดำรงอยู่ได้โดยการควบคุมการทำงานของระบบสรีรวิทยาของเซลล์อย่างเข้มงวด การแสดงออกของพฤติกรรมที่คาดเดาได้หมายถึงการมีอยู่ของ“ ระบบประสาท” ของเซลล์ ระบบนี้ตอบสนองต่อสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อมโดยกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองทางพฤติกรรมที่เหมาะสม ออร์แกเนลล์ที่ประสานการปรับเปลี่ยนและปฏิกิริยาของเซลล์กับสภาพแวดล้อมภายในและภายนอกจะแสดงถึงไซโตพลาสซึมที่เทียบเท่ากับ "สมอง"
นับตั้งแต่มีการทำลายรหัสพันธุกรรมในช่วงต้นทศวรรษ 1950 นักชีววิทยาด้านเซลล์นิยมแนวคิดเรื่องการกำหนดพันธุกรรมโดยคิดว่ายีน "ควบคุม" ชีววิทยา ยีนของเซลล์เกือบทั้งหมดมีอยู่ภายในออร์แกเนลล์ที่ใหญ่ที่สุดของเซลล์นั่นคือนิวเคลียส ความคิดเห็นทั่วไปถือว่านิวเคลียสเป็น "ศูนย์บัญชาการ" ของเซลล์ ดังนั้นนิวเคลียสจึงเป็นตัวแทนของเซลล์ที่เทียบเท่ากับ "สมอง"
ปัจจัยกำหนดทางพันธุกรรมอนุมานได้ว่าการแสดงออกและชะตากรรมของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่“ กำหนดไว้ล่วงหน้า” ในรหัสพันธุกรรมของมัน พื้นฐานทางพันธุกรรมของการแสดงออกของสิ่งมีชีวิตนั้นฝังแน่นอยู่ในวิทยาศาสตร์ชีวภาพในฐานะความจริงที่ยินยอมซึ่งเป็นความเชื่อที่เราวางกรอบการอ้างอิงของเราในเรื่องสุขภาพและโรค ดังนั้นความคิดที่ว่าความอ่อนไหวต่อความเจ็บป่วยบางอย่างหรือการแสดงออกของพฤติกรรมที่ผิดปกติมักเชื่อมโยงกับเชื้อสายทางพันธุกรรมและในบางครั้งการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเอง นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่รับรู้เช่นกันว่าจิตใจและจิตสำนึกของมนุษย์ถูก "เข้ารหัส" ในโมเลกุลของระบบประสาท สิ่งนี้จะส่งเสริมแนวคิดที่ว่าการเกิดขึ้นของจิตสำนึกสะท้อนให้เห็นถึง“ ผีในเครื่องจักร”
ความเป็นเอกภาพของ DNA ในการมีอิทธิพลและควบคุมพฤติกรรมและวิวัฒนาการทางชีววิทยานั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ไม่มีมูล บทความเกี่ยวกับความหมายโดย HF Nijhout (BioEssays 1990, 12 (9): 441-446) อธิบายว่าแนวคิดเกี่ยวกับ“ การควบคุม” และ“ โปรแกรม” ทางพันธุกรรมถูกคิดขึ้นมาอย่างไรในฐานะอุปมาอุปมัยเพื่อช่วยกำหนดและกำหนดแนวทางของการวิจัย การทำซ้ำอย่างกว้างขวางของสมมติฐานที่น่าสนใจนี้ในช่วงห้าสิบปีที่ผ่านมาส่งผลให้ "อุปมาของแบบจำลอง" กลายเป็น "ความจริงของกลไก" ทั้งๆที่ไม่มีหลักฐานสนับสนุนที่เป็นสาระสำคัญ เนื่องจากสมมติฐานดังกล่าวเน้นให้โปรแกรมทางพันธุกรรมเป็น "อันดับสูงสุด" บนบันไดควบคุมทางชีวภาพยีนจึงได้รับสถานะของสาเหตุที่ทำให้เกิดการแสดงออกและพฤติกรรมทางชีววิทยา (เช่นยีนที่ก่อให้เกิดมะเร็งโรคพิษสุราเรื้อรังหรืออาชญากรรม)
ความคิดที่ว่านิวเคลียสและยีนของมันคือ“ สมอง” ของเซลล์นั้นเป็นสมมติฐานที่ไม่สามารถปฏิเสธได้และไร้เหตุผล หากนำสมองออกจากสัตว์การหยุดชะงักของการผสมผสานทางสรีรวิทยาจะนำไปสู่การตายของสิ่งมีชีวิตในทันที ถ้านิวเคลียสเป็นตัวแทนของสมองของเซลล์อย่างแท้จริงการกำจัดนิวเคลียสจะส่งผลให้การทำงานของเซลล์หยุดชะงักและการตายของเซลล์ในทันที อย่างไรก็ตามเซลล์ที่ผ่านการทดลองแล้วอาจอยู่รอดได้นานสองเดือนหรือมากกว่านั้นโดยไม่มียีนออกมาและยังมีความสามารถในการตอบสนองที่ซับซ้อนต่อสิ่งเร้าด้านสิ่งแวดล้อมและไซโตพลาสซึม (Lipton, et al., ความแตกต่าง 1991, 46: 117-133) ตรรกะเผยให้เห็นว่านิวเคลียสไม่สามารถเป็นสมองของเซลล์ได้!
การศึกษาเกี่ยวกับเซลล์มนุษย์ที่ถูกโคลนทำให้ฉันรู้ว่าพลาสม่าเลมมาของเซลล์หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเยื่อหุ้มเซลล์หมายถึง "สมอง" ของเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ทางชีววิทยาชนิดแรกที่ปรากฏในวิวัฒนาการเป็นออร์แกเนลล์ชนิดเดียวที่พบได้ทั่วไปในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด เยื่อหุ้มเซลล์แบ่งตัวของไซโทพลาสซึมแยกออกจากความหลากหลายของสภาพแวดล้อมภายนอก ในความสามารถในการกั้นของมันเมมเบรนช่วยให้เซลล์สามารถรักษา "การควบคุม" ที่เข้มงวดต่อสภาพแวดล้อมของไซโตพลาสซึมซึ่งเป็นความจำเป็นในการทำปฏิกิริยาทางชีวภาพ เยื่อหุ้มเซลล์บางมากจนสามารถสังเกตได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น ดังนั้นการดำรงอยู่และการแสดงออกที่เป็นสากลของโครงสร้างเมมเบรนจึงได้รับการยอมรับอย่างชัดเจนในช่วงปี 1950
ในบอร์ดอิเล็กตรอนเยื่อหุ้มเซลล์จะปรากฏเป็น“ ผิวหนัง” บาง ๆ (<10 นาโนเมตร) ที่หายไปและมีชั้น (สีดำ - ขาว - ดำ) ห่อหุ้มเซลล์ไว้ ความเรียบง่ายของโครงสร้างพื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเหมือนกันสำหรับสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาทั้งหมดถูกหลอกโดยนักชีววิทยาของเซลล์ ในช่วงห้าสิบปีที่ผ่านมาเมมเบรนถูกมองว่าเป็นสิ่งกีดขวางกึ่งซึมผ่านแบบ "แฝง" คล้ายกับ "ห่อพลาสติก" ที่ระบายอากาศได้ซึ่งมีหน้าที่เพียงบรรจุไซโทพลาซึม
ลักษณะที่เป็นชั้นของเมมเบรนสะท้อนให้เห็นถึงการจัดโครงสร้างของกลุ่มการสร้างฟอสโฟลิปิด โมเลกุลรูปอมยิ้มเหล่านี้เป็นแอมฟิพาทิกมีทั้งหัวฟอสเฟตที่มีขั้วทรงกลม (รูป A) และขาที่ไม่มีขั้วคล้ายแท่งสองแท่ง (รูป B) เมื่อเขย่าในสารละลายฟอสโฟลิปิดจะประกอบตัวเองเป็น bilayer ผลึกที่มีความเสถียร (รูปที่ C)
ขาของไขมันที่ประกอบด้วยแกนกลางของเมมเบรนเป็นตัวกั้นน้ำ (รูป D) ที่กั้นไซโทพลาสซึมจากสภาพแวดล้อมภายนอกที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ในขณะที่ความสมบูรณ์ของไซโตพลาสซึมได้รับการดูแลโดยฟังก์ชัน passive barrier ของไขมันกระบวนการในชีวิตจำเป็นต้องมีการแลกเปลี่ยนสารและข้อมูลระหว่างไซโทพลาสซึมและสภาพแวดล้อมโดยรอบ กิจกรรมทางสรีรวิทยาของพลาสม่าเลมมาเป็นสื่อกลางโดยโปรตีนของเมมเบรน
โปรตีนที่แตกต่างกันประมาณ 100,000 รายการสำหรับร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยสายโซ่เชิงเส้นของกรดอะมิโนที่เชื่อมโยงกัน “ โซ่” ประกอบขึ้นจากกรดอะมิโนที่แตกต่างกันถึง XNUMX ชนิด โครงสร้างและหน้าที่ที่เป็นเอกลักษณ์ของโปรตีนแต่ละตัวถูกกำหนดโดยลำดับเฉพาะของกรดอะมิโนที่ประกอบไปด้วยสายโซ่ สังเคราะห์เป็นสตริงเชิงเส้นต่อมาโซ่กรดอะมิโนจะพับเป็นลูกโลกสามมิติที่ไม่เหมือนใคร โครงสร้างสุดท้าย (รูปร่าง) ของโปรตีนสะท้อนถึงความสมดุลของประจุไฟฟ้าระหว่างกรดอะมิโนที่เป็นส่วนประกอบ
สัณฐานวิทยาสามมิติของโปรตีนพับช่วยให้พื้นผิวของพวกมันมีรอยแหว่งและกระเป๋าที่มีรูปร่างเฉพาะ โมเลกุลและไอออนที่มีรูปร่างทางกายภาพเสริมกันและประจุไฟฟ้าจะจับกับรอยแยกและกระเป๋าที่พื้นผิวของโปรตีนโดยมีลักษณะเฉพาะของกุญแจล็อคและกุญแจ การจับตัวกันของโมเลกุลอื่นจะเปลี่ยนแปลงการกระจายประจุไฟฟ้าของโปรตีน ในการตอบสนองห่วงโซ่กรดอะมิโนของโปรตีนจะรีเฟรชตามธรรมชาติเพื่อปรับสมดุลการกระจายประจุ การรีโฟลด์จะเปลี่ยนโครงสร้างของโปรตีน ในการเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่งโปรตีนจะแสดงออกถึงการเคลื่อนไหว การเคลื่อนไหวตามรูปแบบของโปรตีนถูกควบคุมโดยเซลล์เพื่อทำหน้าที่ทางสรีรวิทยา การทำงานที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของโปรตีนมีส่วนรับผิดชอบต่อ“ ชีวิต”
กรดอะมิโนจำนวนยี่สิบชนิดที่ประกอบไปด้วยห่วงโซ่ของโปรตีนนั้นไม่มีขั้ว (ไม่ชอบน้ำ, ชอบน้ำมัน) ส่วนที่ไม่ชอบน้ำของโปรตีนต้องการความเสถียรโดยการแทรกตัวเข้าไปในแกนไขมันของเมมเบรน ส่วนที่มีขั้ว (ชอบน้ำ) ของโปรตีนเหล่านี้ขยายออกจากพื้นผิวที่มีน้ำปกคลุมของเมมเบรนอย่างใดอย่างหนึ่งหรือทั้งสองอย่าง โปรตีนที่รวมอยู่ภายในเมมเบรนเรียกว่าโปรตีนเมมเบรนหนึ่ง (IMPs)
IMP ของเมมเบรนสามารถแบ่งย่อยตามหน้าที่ได้เป็นสองคลาส ได้แก่ ตัวรับและเอฟเฟกต์ ตัวรับคืออุปกรณ์อินพุตที่ตอบสนองต่อสัญญาณสิ่งแวดล้อม เอฟเฟกต์เป็นอุปกรณ์เอาต์พุตที่เปิดใช้งานกระบวนการเซลลูลาร์ ตระกูลของโปรตีนตัวประมวลผลซึ่งอยู่ในไซโทพลาสซึมใต้เมมเบรนทำหน้าที่เชื่อมโยงตัวรับสัญญาณกับเอฟเฟกต์ที่สร้างการกระทำ
ตัวรับคือ“ เสาอากาศ” ระดับโมเลกุลที่รับรู้สัญญาณสิ่งแวดล้อม เสาอากาศตัวรับบางตัวยื่นเข้าด้านในจากใบหน้าไซโตพลาสซึมของเยื่อหุ้มเซลล์ ตัวรับเหล่านี้ "อ่าน" สภาพแวดล้อมภายในและให้การรับรู้ถึงสภาวะไซโตพลาสซึม ตัวรับอื่น ๆ ที่ยื่นออกมาจากพื้นผิวด้านนอกของเซลล์ทำให้รับรู้ถึงสัญญาณสิ่งแวดล้อมภายนอก
วิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์ทั่วไปถือว่า“ ข้อมูล” ด้านสิ่งแวดล้อมสามารถดำเนินการได้โดยสารของโมเลกุลเท่านั้น (Science 1999, 284: 79-109) ตามแนวคิดนี้ผู้รับจะรับรู้เฉพาะ“ สัญญาณ” ที่เสริมลักษณะพื้นผิวของมันเท่านั้น ความเชื่อแบบวัตถุนิยมนี้ยังคงอยู่แม้ว่าจะมีการแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าตัวรับโปรตีนตอบสนองต่อความถี่ในการสั่นสะเทือน ด้วยกระบวนการที่เรียกว่า electroconformational coupling (Tsong, Trends in Biochem. Sci. 1989, 14: 89-92) สนามพลังงานสั่นสะเทือนเรโซแนนซ์สามารถเปลี่ยนสมดุลของประจุในโปรตีนได้ ในสนามพลังงานฮาร์มอนิกตัวรับจะเปลี่ยนรูปแบบ ดังนั้นตัวรับเมมเบรนจึงตอบสนองต่อข้อมูลสิ่งแวดล้อมทั้งทางกายภาพและทางกายภาพ
โครงสร้าง“ เปิดใช้งาน” ของตัวรับจะแจ้งให้เซลล์ทราบถึงการมีอยู่ของสัญญาณ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างตัวรับทำให้เกิด "การรับรู้" ของเซลล์ ในโครงสร้าง“ เปิดใช้งาน” ตัวรับสัญญาณอาจจับกับโปรตีนเอฟเฟกต์ที่สร้างฟังก์ชันเฉพาะหรือกับโปรตีนตัวประมวลผลตัวกลาง โปรตีนตัวรับจะกลับสู่รูปแบบเดิมที่“ ไม่ใช้งาน” และแยกออกจากโปรตีนอื่น ๆ เมื่อสัญญาณหยุดลง
ตระกูลของโปรตีนเอฟเฟกต์เป็นตัวแทนของอุปกรณ์ "เอาท์พุต" เอฟเฟกต์มีสามประเภทที่แตกต่างกันโปรตีนขนส่งเอนไซม์และโปรตีนจากเซลล์โครงร่าง Transporters ซึ่งรวมถึงกลุ่มช่องสัญญาณที่กว้างขวางทำหน้าที่ในการขนส่งโมเลกุลและข้อมูลจากด้านหนึ่งของแผ่นกั้นเมมเบรนไปยังอีกด้านหนึ่ง เอนไซม์มีหน้าที่ในการสังเคราะห์และย่อยสลายเมตาบอลิซึม โปรตีนในเซลล์และโครงกระดูกควบคุมรูปร่างและการเคลื่อนไหวของเซลล์
โดยทั่วไปโปรตีน Effector มีสองรูปแบบ: การกำหนดค่าที่ใช้งานอยู่ซึ่งโปรตีนแสดงออกถึงการทำงานของมัน และโครงสร้าง "พักผ่อน" ที่โปรตีนไม่ทำงาน ตัวอย่างเช่นโปรตีนแชนแนลในโครงสร้างที่ใช้งานอยู่มีรูพรุนเปิดซึ่งไอออนหรือโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงเคลื่อนที่ผ่านอุปสรรคของเมมเบรน ในการกลับสู่รูปแบบที่ไม่ใช้งานการรีโฟลด์โปรตีนจะ จำกัด ช่องนำไฟฟ้าและการไหลของไอออนหรือโมเลกุลจะสิ้นสุดลง
เมื่อนำชิ้นส่วนทั้งหมดมารวมกันเราจะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีที่ "สมอง" ของเซลล์ประมวลผลข้อมูลและกระตุ้นพฤติกรรม สัญญาณพลังงานโมเลกุลและการแผ่รังสีจำนวนนับไม่ถ้วนในสภาพแวดล้อมของเซลล์ทำให้เกิดเสียงขรมเสมือนจริงของข้อมูล ในลักษณะที่คล้ายกับการแปลงฟูเรียร์ทางชีวภาพตัวรับพื้นผิวแต่ละตัว (รูปที่ H) จะรับรู้ถึงสภาพแวดล้อมที่วุ่นวายและกรองความถี่เฉพาะออกมาเป็นสัญญาณพฤติกรรม การรับสัญญาณเรโซแนนซ์ (รูปที่ I, ลูกศร) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในส่วนไซโตพลาสซึมของตัวรับ (รูปที่ I, หัวลูกศร) การเปลี่ยนแปลงรูปแบบนี้ทำให้ตัวรับซับซ้อนโดยมีเอฟเฟกต์เฉพาะ IMP (รูปที่ J ในกรณีนี้คือช่อง IMP) การจับตัวของโปรตีนตัวรับ (รูปที่ K) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตามรูปแบบในโปรตีนเอฟเฟกต์ (รูปที่ L ช่องเปิด) ตัวรับที่เปิดใช้งานสามารถเปิดเส้นทางของเอนไซม์กระตุ้นให้เกิดการจัดโครงสร้างใหม่และการเคลื่อนที่หรือกระตุ้นการขนส่งสัญญาณไฟฟ้าและไอออนแบบพัลส์ที่ไม่ซ้ำกันผ่านเมมเบรน
โปรตีนโปรเซสเซอร์ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ "มัลติเพล็กซ์" ซึ่งสามารถเพิ่มความคล่องตัวของระบบสัญญาณได้ ตัวรับเชื่อมต่อโปรตีนดังกล่าวกับโปรตีนเอฟเฟกต์ (P ในรูป M) ด้วยการเชื่อมต่อโปรตีนของโปรเซสเซอร์ "การเขียนโปรแกรม" อินพุตที่หลากหลายสามารถเชื่อมโยงกับเอาต์พุตที่หลากหลาย โปรตีนโปรเซสเซอร์จัดเตรียมไว้สำหรับการแสดงพฤติกรรมจำนวนมากโดยใช้ IMP จำนวน จำกัด
Effector IMPs จะแปลงสัญญาณสิ่งแวดล้อมที่เป็นสื่อกลางของตัวรับให้เป็นพฤติกรรมทางชีววิทยา ฟังก์ชันเอาต์พุตของโปรตีนเอฟเฟกต์หรือเอฟเฟกต์บางอย่างอาจแสดงถึงพฤติกรรมที่เรียกร้องอย่างเต็มที่ อย่างไรก็ตามในกรณีส่วนใหญ่ผลลัพธ์ของเอฟเฟกต์หรืออิมพ์จะทำหน้าที่เป็น "สัญญาณ" รองซึ่งแทรกซึมเข้าไปในเซลล์และกระตุ้นพฤติกรรมของทางเดินโปรตีนไซโตพลาสซึมอื่น ๆ โปรตีนเอฟเฟกต์ที่เปิดใช้งานยังทำหน้าที่เป็นปัจจัยการถอดรหัสสัญญาณที่กระตุ้นให้เกิดการแสดงออกของยีน
พฤติกรรมของเซลล์ถูกควบคุมโดยการกระทำร่วมกันของตัวรับคู่และเอฟเฟกต์หรือ IMPs ผู้รับจะให้ "การรับรู้สิ่งแวดล้อม" และโปรตีนเอฟเฟกต์จะเปลี่ยนการรับรู้นั้นเป็น "ความรู้สึกทางกาย" ตามคำจำกัดความที่เข้มงวดคอมเพล็กซ์ตัวรับ - เอฟเฟกต์แสดงถึงหน่วยพื้นฐานของการรับรู้ หน่วยการรับรู้โปรตีนเป็นรากฐานของจิตสำนึกทางชีววิทยา การรับรู้ "ควบคุม" พฤติกรรมของเซลล์แม้ว่าในความจริงแล้วเซลล์ถูก "ควบคุม" โดยความเชื่อเนื่องจากการรับรู้อาจไม่จำเป็นต้องแม่นยำเสมอไป
เยื่อหุ้มเซลล์เป็นตัวประมวลผลข้อมูลอินทรีย์ ตรวจจับสภาพแวดล้อมและแปลงการรับรู้ให้เป็น "ข้อมูล" ที่สามารถมีอิทธิพลต่อกิจกรรมของเส้นทางโปรตีนและควบคุมการแสดงออกของยีน คำอธิบายโครงสร้างและหน้าที่ของเมมเบรนมีดังนี้: (A) ขึ้นอยู่กับการจัดระเบียบของโมเลกุลของฟอสโฟลิปิดเมมเบรนเป็นผลึกเหลว B) การขนส่งข้อมูลที่มีการควบคุมผ่านสิ่งกีดขวางที่ไม่ชอบน้ำโดยโปรตีน IMP effector ทำให้เมมเบรนเป็นเซมิคอนดักเตอร์ และ©เมมเบรนมี IMP ที่ทำหน้าที่เป็นประตู (ตัวรับ) และช่องสัญญาณ ในฐานะที่เป็นเซมิคอนดักเตอร์ผลึกเหลวที่มีประตูและช่องเมมเบรนเป็นทรานซิสเตอร์ประมวลผลข้อมูลซึ่งเป็นชิปคอมพิวเตอร์อินทรีย์
คอมเพล็กซ์ตัวรับ - เอฟเฟกต์แต่ละตัวแสดงถึง BIT ทางชีวภาพซึ่งเป็นหน่วยการรับรู้เดียว แม้ว่าสมมติฐานนี้จะถูกนำเสนออย่างเป็นทางการครั้งแรกในปี 1986 (Lipton 1986, Planetary Assoc. for Clean Energy Newsletter 5: 4) แต่แนวคิดดังกล่าวได้รับการตรวจสอบทางเทคโนโลยีแล้ว Cornell และอื่น ๆ (Nature 1997, 387: 580-584) เชื่อมเมมเบรนกับพื้นผิวฟอยล์สีทอง ด้วยการควบคุมอิเล็กโทรไลต์ระหว่างเมมเบรนและฟอยล์พวกเขาสามารถแปลงการเปิดและปิดช่องสัญญาณที่เปิดใช้งานตัวรับแบบดิจิทัลได้ เซลล์และชิปเป็นโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน
เซลล์นี้เป็น“ ชิปคอมพิวเตอร์” ที่ใช้คาร์บอนซึ่งอ่านสภาพแวดล้อม "แป้นพิมพ์" ประกอบด้วยตัวรับ ข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อมถูกป้อนผ่าน“ กุญแจ” ของโปรตีน ข้อมูลจะถูกแปลงเป็นพฤติกรรมทางชีววิทยาโดยโปรตีนเอฟเฟกต์ IMP BITs ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ที่ควบคุมการทำงานของเซลล์และการแสดงออกของยีน นิวเคลียสเป็นตัวแทนของ“ ฮาร์ดดิสก์” ที่มีซอฟต์แวร์รหัสดีเอ็นเอ ความก้าวหน้าล่าสุดในอณูชีววิทยาเน้นย้ำถึงลักษณะการอ่าน / เขียนของฮาร์ดไดรฟ์นี้
ที่น่าสนใจคือความหนาของเมมเบรน (ประมาณ 7.5 นาโนเมตร) ได้รับการแก้ไขโดยขนาดของ phospholipid bilayer เนื่องจาก IMP ของเมมเบรนมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6-8 นาโนเมตรจึงสามารถสร้างโมโนเลเยอร์ในเมมเบรนได้เท่านั้นหน่วย IMP ไม่สามารถซ้อนทับกันได้การเพิ่มหน่วยการรับรู้เพิ่มเติมจึงเชื่อมโยงโดยตรงกับการเพิ่มพื้นที่ผิวเมมเบรน ด้วยความเข้าใจนี้วิวัฒนาการการขยายตัวของการรับรู้ (เช่นการเพิ่ม IMP มากขึ้น) จะถูกสร้างแบบจำลองได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดโดยใช้เรขาคณิตเศษส่วน ลักษณะเศษส่วนของชีววิทยาสามารถสังเกตได้ในการย้ำโครงสร้างและการทำงานที่สังเกตได้จากลำดับชั้นของเซลล์สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (มนุษย์) และชุมชนของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (สังคมมนุษย์)
การรับรู้ใหม่เกี่ยวกับกลไกการควบคุมเซลล์ทำให้เราหลุดพ้นจากข้อ จำกัด ของการกำหนดพันธุกรรม แทนที่จะทำตัวเป็นหุ่นยนต์ทางพันธุกรรมที่ตั้งโปรแกรมไว้พฤติกรรมทางชีวภาพจะเชื่อมโยงกับสิ่งแวดล้อมแบบไดนามิก แม้ว่าแนวทางการลดขนาดนี้ได้เน้นถึงกลไกของโปรตีนการรับรู้ของแต่ละบุคคล แต่ความเข้าใจในกลไกการประมวลผลก็เน้นถึงธรรมชาติแบบองค์รวมของสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยา การแสดงออกของเซลล์สะท้อนให้เห็นถึงการรับรู้สิ่งเร้าทางสิ่งแวดล้อมที่รับรู้ทั้งหมดทั้งทางกายภาพและทางพลัง ด้วยเหตุนี้“ หัวใจแห่งการแพทย์พลังงาน” จึงอาจพบได้อย่างแท้จริงในความมหัศจรรย์ของเมมเบรน