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 самых захватывающих фантастических детективов 5 самых захватывающих фантастических детективов

Романы для тех, кто любит фантастику и остросюжетные детективные расследования

Популярная механика
Высокие технологии в образовании: хайп или необходимость Высокие технологии в образовании: хайп или необходимость

Какие технологии действительно востребованы в образовательной среде?

Популярная механика
19 обывательских вопросов о стендапе: отвечают стендап-паблики «ВКонтакте» 19 обывательских вопросов о стендапе: отвечают стендап-паблики «ВКонтакте»

Что такое стендап? Есть ли в России звезды этого жанра комедии?

Esquire
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
Хатуля Авсаджанишвили Хатуля Авсаджанишвили

Прогноз фэшн-директора Хатули: кризис научит нас разговаривать друг с другом

Собака.ru
Бронепоезд диктатора: как устроен состав Ким Чен Ына Бронепоезд диктатора: как устроен состав Ким Чен Ына

Глава КНДР летать боится и предпочитает поезда

Популярная механика
Как пандемия вызовет глобальный «распад СССР» и почему Россия останется на обочине Как пандемия вызовет глобальный «распад СССР» и почему Россия останется на обочине

Переформатирование мирового хозяйства вполне способно вернуть инфляцию

Forbes
«Потягушки»: как встать с постели «Потягушки»: как встать с постели

Как, едва проснувшись, сразу задать правильный тон всему дню

Psychologies
Астрофизикам удалось связать нейтрино сверхвысоких энергий со вспышками квазаров Астрофизикам удалось связать нейтрино сверхвысоких энергий со вспышками квазаров

Проведен анализ светимости ядер активных галактик в радиодиапазоне

N+1
Британец воссоздал в виртуальной реальности любимый бар. Он изучил основы 3D с нуля Британец воссоздал в виртуальной реальности любимый бар. Он изучил основы 3D с нуля

Тристан Кросс воссоздал в виртуальной реальности свой любимый паб

Esquire
6 женщин, изменивших автомобильную индустрию 6 женщин, изменивших автомобильную индустрию

Многим изобретениям, ставшим неотъемлемой частью автомобиля, мир обязан женщинам

Популярная механика
Почему нам так трудно вычислять лжецов Почему нам так трудно вычислять лжецов

Многие думают, что вполне способны отличить правду от лжи

Psychologies
«Только трехмесячная дочка доход приносит»: в какой ситуации оказались спортивные судьи из-за пандемии «Только трехмесячная дочка доход приносит»: в какой ситуации оказались спортивные судьи из-за пандемии

Как спортивные судьи выживают на карантине

Forbes
На Луне нашли неожиданно много улетучивающегося углерода На Луне нашли неожиданно много улетучивающегося углерода

На Луне обнаружено нечто действительно странное

Популярная механика
Полководец во френче. Какие портреты северные корейцы обязаны вывешивать в домах Полководец во френче. Какие портреты северные корейцы обязаны вывешивать в домах

Отрывок из книги «К северу от 38-й параллели: Как живут в КНДР»

Forbes
Интерьер с харизмой Интерьер с харизмой

Яркий интерьер, главным героем которого стала кухня глубокого синего цвета

SALON-Interior
Как выглядит электромагнитное излучение: от радио до гамма-лучей Как выглядит электромагнитное излучение: от радио до гамма-лучей

Что изменилось бы в восприятии мира вокруг нас, если бы наши глаза видели фотоны

Популярная механика
10 лучших фильмов — обладателей «Золотой пальмовой ветви» 10 лучших фильмов — обладателей «Золотой пальмовой ветви»

Субъективный список победителей Канн за всю историю кинофестиваля

Esquire
Как проводят время на карантине студенты и старшеклассники. Фотопроект Как проводят время на карантине студенты и старшеклассники. Фотопроект

Как изменилась жизнь старшеклассников и студентов во время изоляции

Esquire
Пушки острова Русский: как русская батарея наводила страх на японцев Пушки острова Русский: как русская батарея наводила страх на японцев

Оборона морских портов должна быть жесткой и несгибаемой

Популярная механика
«Секретики»: советский андеграунд и размышления об изоляции «Секретики»: советский андеграунд и размышления об изоляции

О чем размышляли советские художники и почему это отзывается в нас

РБК
В бой идут одни сопляки: чем Пентагону интересны игроки в Starcraft? В бой идут одни сопляки: чем Пентагону интересны игроки в Starcraft?

Интересно жить, зная, что твой город может стереть с лица Земли толстый школьник

Maxim
Узор на спине гадюк оказался одновременно камуфляжем и предупреждающим сигналом Узор на спине гадюк оказался одновременно камуфляжем и предупреждающим сигналом

Узор, характерный для обыкновенной гадюки, может выполнять несколько функций

N+1
«Это спорт не для бедных»: сколько стоит подготовка фигуриста уровня Алины Загитовой «Это спорт не для бедных»: сколько стоит подготовка фигуриста уровня Алины Загитовой

Почему фигурное катание обходится так дорого

Forbes
Патриарх Иван Ильич, крепостная Брежнева и императрица Катюша Патриарх Иван Ильич, крепостная Брежнева и императрица Катюша

Сергей Ходнев о приключениях русских фамилий и обстоятельств в сериале «Великая»

Weekend
«Брэду Питту мы уже написали»: как инстаграм «Сказки на дому» за месяц превратился в международный проект с инвесторами «Брэду Питту мы уже написали»: как инстаграм «Сказки на дому» за месяц превратился в международный проект с инвесторами

Создатель «Сказки на дому» — о том, как искал команду, деньги и чтецов

Forbes
Пилот разбившегося “Суперджета” обвинил самолет в катастрофе Пилот разбившегося “Суперджета” обвинил самолет в катастрофе

Пилот трагично известного "Суперджета" рассказал подробности произошедшего

Популярная механика
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
5 главных опасностей космических путешествий 5 главных опасностей космических путешествий

Полеты в космос сопряжены с целым рядом трудностей

Популярная механика
Открыть в приложении