Как работает клеточный двигатель, изобретенный бактериями

Популярная механикаНаука

Нанодвигатель: как работает мотор, созданный бактериями

Ротор, статор, тормоз и трансмиссия: как работает клеточный двигатель, изобретенный бактериями миллиарды лет до первого автомобиля, первого станка и первого человека.

Роман Фишман

С тех пор как десять лет назад в России случился нанотехнологический бум, мы с нетерпением ждем обещанной революции – «умных» приборов, материалов и механизмов, с ювелирной точностью собранных из отдельных молекул и даже атомов. К сожалению, до сих пор разработать, пустить в массовое производство и с успехом применять молекулярные наномашины удалось разве что самой природе. Один из самых поразительных примеров этому дают жгутики обыкновенных бактерий.

Их устройство столь совершенно, что сторонники некоторых псевдонаучных концепций часто упоминают жгутики в числе систем с «неупрощаемой сложностью»: дескать, этот механизм настолько сложен и внутренне взаимосвязан, что никак не мог возникнуть в ходе постепенной эволюции, по частям, а появился сразу в готовом виде, в результате «разумного замысла». Обоснованную критику подобных взглядов легко найти в Сети. Мы же лучше взглянем на устройство этой поразительной машины – пример высоких нанотехнологий от организмов, которые мы привыкли считать низшими.

Двигатель

Большинство бактерий, способных к активному движению, используют для этого жгутики – длинные и упругие белковые нити, быстрое вращение которых проталкивает клетку в жидкости. Мощность этого молекулярного устройства поразительна, позволяя микробу преодолевать дистанцию до 100 длин собственного тела в секунду. Для сравнения, разогнавшийся гепард покрывает за секунду порядка 25 длин своего тела, – а ведь бактерии приходится двигаться в водной среде, весьма вязкой для крошечных микроорганизмов.

Жгутик приводится в движение огромным молекулярным комплексом, сложенным из примерно 20 различных белков – базальным телом, или «бактериальным жгутиковым двигателем» (BFM – Bacterial Flagellar Motor). Эта громадная (40-45 нм в диаметре) машина намертво вмонтирована в оболочку клетки, вращая свой ротор с частотой до 40-50 тыс. об./мин (для сравнения, двигатели болидов Формулы 1 совершают около 15 тыс. об./мин). При этом бактериальный «мотор» способен затормозить всего за четверть оборота – и тут же запуститься в противоположном направлении.

В устройстве BFM действительно находится много общего с «настоящим» роторным двигателем. Помимо подвижной части – собственно, ротора, – здесь имеется и толкающий винт (жгутик), соединенный с ним посредством карданного шарнира (крюка). Он вращается, удерживаясь в полых втулках скольжения, и приводится в действие неподвижной частью – статором. Часть устройства играет роль трансмиссии, обеспечивая переключение «передней» (по часовой стрелке) и «задней» (скоростей). Впрочем, обо всем по порядку.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Арктика гипотеза «метановой катастрофы» Арктика гипотеза «метановой катастрофы»

В Арктике происходят климатические изменения, влияющие на всю планету

Наука и жизнь
Безумству храбрых: 12 одержимых гениев в истории Безумству храбрых: 12 одержимых гениев в истории

Чертова дюжина смелых героев своего времени

Maxim
Почему Эр-Рияд сократил добычу еще на 1 млн баррелей: взгляд из Москвы Почему Эр-Рияд сократил добычу еще на 1 млн баррелей: взгляд из Москвы

Решение Саудовской Аравии сократить добычу нефти связано с политической игрой

Forbes
«Да нормальный я!»: что мешает нам обратиться к психиатру «Да нормальный я!»: что мешает нам обратиться к психиатру

С посещением психиатра до сих пор связано множество мифов и предубеждений

Psychologies
«Это возможно, просто очень дорого»: как ММА вернется на ТВ раньше других видов спорта «Это возможно, просто очень дорого»: как ММА вернется на ТВ раньше других видов спорта

Главный ММА-промоушен намерен провести три турнира за неделю

Forbes
Яблоко раздора, или Почему растет живот Яблоко раздора, или Почему растет живот

Как все-таки избавиться от лишних килограммов в области талии?

Psychologies
Флора и фауна: 4 занятия, которые помогут наладить контакт с природой Флора и фауна: 4 занятия, которые помогут наладить контакт с природой

Медитативных хобби, связанные с природой, которые помогут уменьшить стресс

Esquire
В России создали гнущийся при низких температурах органический кристалл В России создали гнущийся при низких температурах органический кристалл

Ученые получили органический кристалл, сохраняющий пластичность

Популярная механика
Стимуляция зрительной коры заставила слепых видеть буквы Стимуляция зрительной коры заставила слепых видеть буквы

Ученые добились появления зрительных образов через стимуляцию зрительной коры

N+1
Летучие мыши и приматы оказались самыми стойкими к опьянению зверями Летучие мыши и приматы оказались самыми стойкими к опьянению зверями

Эффективнее всего перерабатывают алкоголь приматы и рукокрылые

N+1
10 стадий отношений, о которых должна знать каждая пара (на какой вы?) 10 стадий отношений, о которых должна знать каждая пара (на какой вы?)

Какие существуют этапы романтических отношений?

Playboy
Милый парень или фанатик: как сайентология испортила жизнь Тому Крузу Милый парень или фанатик: как сайентология испортила жизнь Тому Крузу

Том Круз — один из самых высокооплачиваемых и известных актеров Голливуда

Cosmopolitan
Революции и шпионы: как изображают Россию в зарубежных фильмах Революции и шпионы: как изображают Россию в зарубежных фильмах

Какой видят Россию зрители по всему миру?

РБК
Рецепт счастья по-фински Рецепт счастья по-фински

В чем секрет финнов и какие факторы повышают удовлетворенность жизнью?

Psychologies
Курица мисо Курица мисо

Еда с Еленой Чекаловой

Weekend
Дмитрий Михайлов: Почему тема Великой Отечественной войны стала главной в культурной политике государства Дмитрий Михайлов: Почему тема Великой Отечественной войны стала главной в культурной политике государства

У обращения к теме Великой Отечественной войны есть своя политическая логика

СНОБ
«Я не боюсь трудностей» «Я не боюсь трудностей»

Марго Овсянникова — модель и блогер с полумиллионом подписчиков

OK!
Кайф и трепет в кондитерском искусстве Кайф и трепет в кондитерском искусстве

Валерия Сидорова — шеф-кондитер ресторана White Rabbit

Bones
Правила жизни Бориса Акунина Правила жизни Бориса Акунина

Правила жизни писателя и ученого-япониста Бориса Акунина

Esquire
Убивают ли двигатель топливные присадки? Убивают ли двигатель топливные присадки?

Каждый день на дороги выезжают миллионы машин

4x4 Club
Разная война. Почему у Путина не получается защитить «итоги Второй мировой» Разная война. Почему у Путина не получается защитить «итоги Второй мировой»

Юбилей Победы Россия встречает в странных обстоятельствах

СНОБ
Громкие почесывания лангустов оказались слышны за три километра Громкие почесывания лангустов оказались слышны за три километра

Распространение звуков лангустов в воде позволит оценивать размеры их популяций

N+1
15 лучших сериалов 2017 года 15 лучших сериалов 2017 года

Когда хочется включить что-то проверенное временем

Esquire
Как распознать проплаченные отзывы в интернет-магазинах Как распознать проплаченные отзывы в интернет-магазинах

Как отличить фейковые отзывы от мнения реальных пользователей

CHIP
Близнецы Джудит и Джойс. Сестринская любовь, преодолевающая любые преграды Близнецы Джудит и Джойс. Сестринская любовь, преодолевающая любые преграды

Художница Джудит Скотт прошла путь от отчаявшейся женщины до признанного гения

Cosmopolitan
Мечтая о путешествиях: 5 захватывающих фильмов о жажде приключений Мечтая о путешествиях: 5 захватывающих фильмов о жажде приключений

Подборка из пяти фильмов о невероятных путешествиях

Cosmopolitan
Уровень сознания пациентов определили по ЭЭГ при восприятии речи Уровень сознания пациентов определили по ЭЭГ при восприятии речи

У пациентов с нарушениями сознания нашли следы восприятия слов

N+1
Почему изоляция влияет на твое либидо: 7 советов, как его вернуть Почему изоляция влияет на твое либидо: 7 советов, как его вернуть

Разбираемся, как именно пандемия влияет на либидо, и что с этим делать

Playboy
Механики объяснили необязательность лесов при строительстве восьмиугольных куполов Механики объяснили необязательность лесов при строительстве восьмиугольных куполов

Как итальянским зодчим удавалось возводить купола без строительных лесов

N+1
Открыть в приложении