В начале 1980-х учёные заметили аномалию: внутри клеточных мембран нашлись ионные каналы, проводимость каждого из которых была примерно в десять раз выше, чем у других калиевых каналов. За этот «большой» калиевый ток их назвали BK-каналами (от англ. Big K). Позже выяснили, как устроена их пора, но вопрос «зачем» оставался открытым. Теперь группа из Окинавского института науки и технологий (OIST) предложила ответ.

Соревнование за кальций

Исследователи собрали опубликованные данные по проводимости BK-каналов у разных животных — от червей и моллюсков до грызунов и человека — и сопоставили их с эволюционным деревом. Выяснилось, что у млекопитающих и птиц проводимость на один канал превышает 200 пикосименс (пС), а у грызунов доходит примерно до 280 пС. У насекомых она в полтора-два раза ниже, у моллюсков и нематод обычно ниже 100 пС.

Чтобы понять, как эти различия влияют на работу нейронов, команда применила две компьютерные модели. Первая — молекулярный симулятор STEPS — воспроизводила аксональный участок клетки Пуркинье. Она показала: при одинаковой суммарной проводимости мембраны каналы с низкой единичной проводимостью приходится ставить в большем количестве. Каждый такой канал связывает четыре иона кальция, чтобы открыться. Чем больше каналов, тем сильнее они конкурируют за ограниченный запас кальция, и в итоге активируется лишь малая их часть.

Представим, что мембрана — это ресторан, а молекулы кальция — официанты. Если посадить за столик десяток гостей, каждый из них обслужен быстро. Но если рассадить за те же столики сотню — официанты будут метаться, большинство гостей так и останутся без заказа. Так и в нейроне: при низкой проводимости каналов калиевый ток, возвращающий мембрану в исходное состояние после импульса, оказывается слабее.

Вторая модель, построенная в симуляторе NEURON на основе той же клетки Пуркинье, показала, к чему ведёт ослабленный ток. При эффективной проводимости 50 пС разброс времени между нервными импульсами (коэффициент вариации) был выше в 1,4–1,7 раза, чем при 250 пС. Проще говоря, нейроны с «медленными» каналами стреляли менее точно.

Авторы подчёркивают: это пока лишь гипотеза. Высокая проводимость могла закрепиться как побочный эффект отбора по другим свойствам — например, скорости открытия или стабильности канала. Модели упрощены: они учитывают только один тип нейронов (клетки Пуркинье) и одну геометрию аксона. Тем не менее результаты объясняют, почему у млекопитающих, которым нужна субмиллисекундная точность для тонкой моторики, BK-каналы «разогнались» особенно сильно. Как пишут научные статьи, такие выводы требуют дальнейших экспериментальных проверок.

Статья опубликована 21 октября 2026 года в журнале Communications Biology (DOI: 10.1038/s42003-026-11127-6).

Схема причинно-следственной цепочки: от низкой единичной проводимости BK-канала к увеличению числа каналов, конкуренции за кальций, ослаблению активации и росту разброса времени между нервными импульсами.

Фото: geralt / Pixabay