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
5 простых способов прокачать свой кофе витаминами и антиоксидантами (и это будет вкусно) 5 простых способов прокачать свой кофе витаминами и антиоксидантами (и это будет вкусно)

Как получить от кофе не только энергию, но и массу пользы

Playboy
Таблетки или спираль: что нужно знать об экстренной контрацепции Таблетки или спираль: что нужно знать об экстренной контрацепции

Ситуаций, в которых может понадобиться экстренная контрацепция, немало

Cosmopolitan
Пример умножения. Тест-драйв Cadillac XT6 Пример умножения. Тест-драйв Cadillac XT6

Знакомимся с новым американским кроссовером на африканских дорогах

РБК
Райский уголок Райский уголок

Пришло время сменить декорации!

Лиза
10 трудностей, которые автомобилисты испытывают во время карантина 10 трудностей, которые автомобилисты испытывают во время карантина

Проблемы с пропусками, закрытые автосалоны и другие неприятности

РБК
Она была студенткой, а он ее... учил? Она была студенткой, а он ее... учил?

Романы между студентами и преподавателями — очень плохая идея

Psychologies
Утечка гостайны: как СССР шпионил за США Утечка гостайны: как СССР шпионил за США

История разведопераций XX века содержит немало парадоксальных сюжетов

Популярная механика
Квантовое расширение черной дыры Крускала оказалось асимптотически корректным Квантовое расширение черной дыры Крускала оказалось асимптотически корректным

Квантовая теория является асимптотически корректной

N+1
10 частых ошибок при использовании бытовой техники 10 частых ошибок при использовании бытовой техники

Эти ошибки в эксплуатации бытовой техники значительно сократят её срок службы

Популярная механика
Напечатанная микроракета промчалась по кровеносному сосуду Напечатанная микроракета промчалась по кровеносному сосуду

Среди микророботов был установлен рекорд скорости в 2,8 миллиметра в секунду

N+1
«Чандра» увидела «сверхсветовой» джет в двойной системе «Чандра» увидела «сверхсветовой» джет в двойной системе

Благодаря телескопу «Чандра» мы можем больше узнать о движении плазмы в космосе

N+1
Быстрый радиовсплеск объяснили падением астероида на пульсар Быстрый радиовсплеск объяснили падением астероида на пульсар

Модель позволяет объяснить наблюдаемые необычные сигналы в космосе

N+1
Родом из детства Родом из детства

Просторный, гостеприимный дом для большой семьи

SALON-Interior
Поток метана от арктических морей: Взгляд из космоса Поток метана от арктических морей: Взгляд из космоса

Какова роль метана в потеплении Арктики?

Наука и жизнь
Комментировать тело вашего партнера – плохая затея Комментировать тело вашего партнера – плохая затея

Мы не прочь услышать голую правду, но лишь когда на ней что-то надето

GQ
«Важно проводить время с пользой» «Важно проводить время с пользой»

Интервью с Елизаветой Боярской и фотосессия, снятая на телефон

OK!
Александр Дворкин: Унесенный Эрманом. Какая книга заставила священника Усатова отречься от веры Александр Дворкин: Унесенный Эрманом. Какая книга заставила священника Усатова отречься от веры

Монолог бывшего священника, в котором он объясняет мотивы своего отказа от сана

СНОБ
В городской тиши В городской тиши

Как можно улучшить город, пока он на карантине

Forbes
История изнасилования, в которое никто не поверил История изнасилования, в которое никто не поверил

Отрывок из истории о роковом равнодушии общественности

СНОБ
«Это адское испытание»: Леонид Парфенов и Павел Лунгин о пандемии, разоблачении власти и шансе для талантливых «Это адское испытание»: Леонид Парфенов и Павел Лунгин о пандемии, разоблачении власти и шансе для талантливых

Каким будет мир после карантина?

Forbes
Финалу Финалу

За год мы узнали чуть больше о судьбе Арьи, Джона Сноу и остальных

Esquire
Михаил Агранович. Милые, дорогие, любимые Михаил Агранович. Милые, дорогие, любимые

После съемок мы с Лидой не расставались

Караван историй
Гороскоп на диване Гороскоп на диване

Татьяна Алешичева об экранизации «Светил» Элеанор Каттон

Weekend
Декрет — это не курорт. Что не так с восприятием материнства обществом Декрет — это не курорт. Что не так с восприятием материнства обществом

Как найти общий язык с ребенком и баланс между вашими потребностями

Forbes
Как в России планировали бороться с пьянством, но вместо этого боролись с трезвостью Как в России планировали бороться с пьянством, но вместо этого боролись с трезвостью

Краткая история отношений государства с водкой

Weekend
Самые известные психонавты Самые известные психонавты

Семь знаменитых первооткрывателей, практиковавших психонавтику

Популярная механика
Драгоценное время Драгоценное время

Мы вспомнили самые важные кинособытия минувших лет

Grazia
20 правил отличного пикника 20 правил отличного пикника

Рассказываем, как сделать загородную жизнь максимально комфортной

Домашний Очаг
Тартар из тунца с карри и овощами Тартар из тунца с карри и овощами

Еда с Еленой Чекаловой

Weekend
Открыть в приложении