Biološki sistemi morajo za preživetje svoje notranje procese uravnavati tako, da se prilagodijo razmeram v okolju. Učinkovitost prenosa informacij iz okolja v biološki sistem je preučevala evropska raziskovalna skupina na fizikalnem modelu rdeče krvničke. Izsledke so objavili v reviji Physical Review Letters.

Problem prenosa informacij iz okolice v biološke sisteme je v tem, da ti sistemi pogosto nimajo dovoljšnega števila prostostnih stopenj za opis zunanjega sveta. Prostostne stopnje so za sistem pomembne, saj predstavljajo način, na kakršnega se sistem lahko prilagodi ali odzove na zunanje vplive. Kot so pokazale pretekle raziskave drugih skupin, se ob prenosu informacije del energije porazgubi v okolico. Poznavanje prostostnih stopenj biološkega sistema omogoča tudi boljše razumevanje tega, katere spremenljivke vplivajo na njegovo stanje. Primer prostostne stopnje je denimo nihanje celične membrane, ki lahko izvira iz več različnih procesov, vsi pa so povezani z lastnostjo celične membrane.

Raziskovalna skupina je skušala razumeti vibracije celične membrane. Za ta namen so preučevali ene najpreprostejših celic človeškega telesa, rdeče krvničke. Zasnovali so teoretičen model tega, kako se nihanje iz notranjosti celice prenaša skozi celično membrano v okolico ter kako se pri tem izgublja energija. V grobem celico opišejo kot sistem z zunanjo membrano, notranjo membrano in aktivno notranjostjo, ki je vzrok nihanj. Model so preverili v laboratoriju na dejanskih rdečih krvničkah, za katere je znan pojav nihanja celične membrane. Z optičnimi senzorji in mikroskopijo celic so izmerili vse lastnosti celic, ki jih vključuje teoretični model.

Opazili so očitno razliko med mrtvimi oz. pasivnimi in aktivnimi oz. zdravimi celicami. Na podlagi izmerjenih lastnosti so z modelom izračunali njihovo zmožnost oddajanja energije. Aktivne, zdrave celice so imele mnogo višjo energijsko disipacijo kot pasivne celice. V zastavljenem modelu je disipacija energije določena s sklopitvijo med notranjo plastjo celične membrane in citoskeletom, ogrodjem iz proteinov v notranjosti celice. Skupina je izračunala tudi, da so imele aktivne celice mnogo višji pretok informacij o nihanju delcev med citoskeletom in zunanjo plastjo membrane, ki predstavlja stik celice z okoljem. Žive celice so imele tako več informacij o svoji okolici.

Poleg tega je skupina opazila, da se je jakost sklopitve med citoskeletom in celično membrano spreminjala s količino razpoložljive energije. Pri višji energiji se je več informacij preneslo s citoskeleta na zunanjo membrano. To je primer skrite prostostne stopnje, saj se celica prilagodi na okoliščine, v tem primeru na razpoložljivo energijo, pri čemer spremembe celice ne moremo zaznati neposredno.

Prenos informacij v celici s trepetanjem oziroma nihanjem celične membrane je slabo poznan proces. Študija je med prvimi, ki ta proces opišejo s fizikalnim modelom, prav tako pa pokažejo pomembnost sklopitve med citoskeletom in celično membrano za prenos informacij v celici. Raziskovalci dodajajo še, da bi lahko za lastnosti bioloških sistemov v prihodnje postavili konkretnejše omejitve na podlagi učinkovitosti prenosa informacij.

Informacije je disipiral Oskar.