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
Молодой горячий нептун мигрировал к своей звезде Молодой горячий нептун мигрировал к своей звезде

В системе K2-25 не нашли другого тела, которое изменило бы орбиту экзопланеты

N+1
Как создавалась империя Alibaba Как создавалась империя Alibaba

Вспоминаем, как Джек Ма создавал ретейл-гиганта Alibaba Group

GQ
Материаловеды сделали электрохимический глаз с сетчаткой из нанонитей перовскита Материаловеды сделали электрохимический глаз с сетчаткой из нанонитей перовскита

Разрешающая способность искусственного глаза выше, чем у человеческого

N+1
Дмитрий Степаненко: Дудь, ты не прав. Почему Москва не хуже Кремниевой долины Дмитрий Степаненко: Дудь, ты не прав. Почему Москва не хуже Кремниевой долины

Как обстоят дела с развитием IT-стартапов в России?

СНОБ
Как индустрии выживают в период пандемии: рестораны Как индустрии выживают в период пандемии: рестораны

Рестораторы и шеф-повара о том, как они справляются с кризисом

РБК
Почему так важно хотя бы иногда танцевать, как идиот Почему так важно хотя бы иногда танцевать, как идиот

Здоровый идиотизм — неотъемлемая часть нашей сущности

Reminder
Что происходит с костюмами после киносъемок Что происходит с костюмами после киносъемок

Костюмы из кино крадут, покупают, отправляют в музей или просто выбрасывают

GQ
Почему нельзя пользоваться «бомбочками» для ванны и чистить уши палочками? Почему нельзя пользоваться «бомбочками» для ванны и чистить уши палочками?

«Безобидные» гигиенических привычки, которые нам вредят

Cosmopolitan
Исследователи из Nielsen Norman рассказали, как люди читают текст в интернете и что изменилось за последние 15 лет Исследователи из Nielsen Norman рассказали, как люди читают текст в интернете и что изменилось за последние 15 лет

Как люди читают в интернете

VC.RU
Не «просто головная боль»: как жить с мигренью Не «просто головная боль»: как жить с мигренью

Правила, которые помогут купировать приступы мигрени и улучшить качество жизни

Reminder
Как раскрутить Instagram-аккаунт: 7 советов экспертов Как раскрутить Instagram-аккаунт: 7 советов экспертов

Собрали основные советы из книги «Миллион подписчиков»

РБК
Самые дорогие мужские вещи, проданные на аукционе Самые дорогие мужские вещи, проданные на аукционе

Неплохой получился бы гардероб, если бы все это вошло в одну коллекцию

GQ
Фитнес без движения: как наш мозг сжигает много лишних калорий Фитнес без движения: как наш мозг сжигает много лишних калорий

Для сжигания калорий вовсе не обязательно пыхтеть на беговой дорожке

Популярная механика
5 важных вопросов о косточке на стопе 5 важных вопросов о косточке на стопе

Можно ли избавиться от «косточки» на стопе раз и навсегда?

Лиза
Торжество воды Торжество воды

Петергоф называют столицей фонтанов. Их здесь больше 150!

Лиза
Правила жизни Джима Джармуша Правила жизни Джима Джармуша

Правила жизни кинорежиссера Джима Джармуша

Esquire
Обмани себя. Как эффект плацебо влияет на спортивные результаты Обмани себя. Как эффект плацебо влияет на спортивные результаты

Иногда эффект есть, и когда человек знает, что получает сахарный шарик

Reminder
«Я заперлась в туалете, и тут раздался звук топора» «Я заперлась в туалете, и тут раздался звук топора»

Боитесь подать на развод, потому что уверены — вы не заслуживаете ничего лучше?

Psychologies
Искусство в моде или модное искусство: тренд на арт-фэшн коллаборации Искусство в моде или модное искусство: тренд на арт-фэшн коллаборации

Мода и искусство неразрывны, они всегда идут рука об руку

Cosmopolitan
«Мы устали сидеть дома»: вернутся ли сотрудники в офисы после пандемии «Мы устали сидеть дома»: вернутся ли сотрудники в офисы после пандемии

Как будет происходить возвращение сотрудников в офисы

Forbes
Как должны развиваться урбанизированые территории Как должны развиваться урбанизированые территории

Григорий Ревзин о городе будущего

Weekend
Как устроен мозг маньяка-убийцы: мы отличаемся от них Как устроен мозг маньяка-убийцы: мы отличаемся от них

Что-то в этих преступниках не так, не по-человечески устроено

Популярная механика
«Я приду плюнуть на ваши мобилы»: история поселения на северо-востоке США, где запрещены вышки сотовой связи и Wi-Fi «Я приду плюнуть на ваши мобилы»: история поселения на северо-востоке США, где запрещены вышки сотовой связи и Wi-Fi

Здесь нашли убежище люди, страдающие электромагнитной сверхчувствительностью

Esquire
Пример для подражания: Нюта Федермессер Пример для подражания: Нюта Федермессер

Учредитель фонда «Вера» о том, кому следует работать в хосписах

Cosmopolitan
От наркомана до Железного человека: удивительная жизнь Роберта Дауни-младшего От наркомана до Железного человека: удивительная жизнь Роберта Дауни-младшего

Жизнь Роберта Дауни-младшего не назвать простой и благополучной

Cosmopolitan
Трофей противника: тест-драйв танка Трофей противника: тест-драйв танка

«Популярная механика» прокатилась на знаменитом немецком танке "Пантера"

Популярная механика
Спиннер превратили в экспресс-тест для диагностики инфекций мочевых путей Спиннер превратили в экспресс-тест для диагностики инфекций мочевых путей

Для работы теста его нужно крутить так же, как и обычный спиннер

N+1
Откуда взялся миф, что женщины моногамны, – объясняет сексолог Откуда взялся миф, что женщины моногамны, – объясняет сексолог

Полигамная женщина – особа с низкой социальной ответственностью

Cosmopolitan
Что влияет на погоду? Что влияет на погоду?

Какова зависимость погодных условий от космических объектов?

Наука и жизнь
Открыть в приложении