«Не растекающееся тепло»: как клетки ломают учебники физики

Ключевое сравнение: клетки против липосом

Чтобы доказать, что эффект присущ именно сложности живой клетки, ученые провели идентичный тест на искусственных липосомах — простых, заполненных жидкостью пузырьках примерно такого же размера, как клетка. Результаты оказались разительными. В липосомах тепло рассеивалось быстро и в полном соответствии с уравнением диффузии для жидкостей. Однако внутри живых клеток то же количество тепла рассеивалось значительно медленнее .

Это прямое сравнение позволило выявить причину. Липосомы — это по сути мешочки с водой, окруженные мембраной. Клетки содержат ту же водянистую цитозоль, но вдобавок плотно заполнены белками, органеллами и молекулярным цитоскелетом. Исследование показало, что именно эти другие биомолекулы внутри клетки и захватывают тепло .

Вызов канонам физики

Открытие не просто добавляет сноску к существующей теории — оно ставит ее под сомнение. Стандартная термодинамика и гидродинамика утверждают, что тепло в жидкой среде должно рассеиваться быстро. Токийское исследование обнаружило, что внутриклеточная теплопередача оказалась не только медленной, но и зависимой от местоположения. Скорость охлаждения менялась в зависимости от того, какой именно участок клетки нагревали и какие молекулярные структуры находились рядом .

«Феномен "не растекающегося тепла" настолько беспрецедентен, что мы не могли опереться на существующие учебники для расшифровки физического механизма», — заявила исследовательская группа . Эта сложность понуждает ученых переосмыслить, как энергия движется на наноуровне в многолюдной, активной биологической среде.

Что тепло делает внутри нас: новый взгляд

Последствия выходят далеко за рамки учебников физики и затрагивают фундаментальные представления о биологии и болезнях.

• Тепло как клеточный сигнал: Ведущий исследователь Коки Окабэ предполагает, что захваченное тепло — это не просто отходы метаболизма. Оно может служить концентрированным источником энергии, который клетки активно используют для обеспечения конкретных функций. Это переосмысливает тепло как «активный сигнал» для клеточной регуляции, а не просто пассивный побочный продукт .
• Перспективы в медицине: Известно, что спонтанные перепады температуры всего на 1–2 °C внутри клеток уже влияют на критически важные процессы: дифференциацию нейральных стволовых клеток, реакцию на тепловой шок и воспаления. Понимание того, как клетки естественным образом захватывают и используют это тепло, может открыть новые стратегии лечения состояний, связанных с температурой тела, включая эпилепсию, воспалительные процессы и рак .

Исследование под названием "Non-diffusive slow heat dissipation induces high local temperature in living cells" было опубликовано в журнале Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-026-71878-y) в мае 2026 года .