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
Вспомнить все: как стать обладателем суперпамяти Вспомнить все: как стать обладателем суперпамяти

6 способов сохранить отличную память независимо от возраста

Популярная механика
Генеральный директор «Евростроя» — о покупателях элитной недвижимости Генеральный директор «Евростроя» — о покупателях элитной недвижимости

Кто покупает самые дорогие квартиры?

РБК
35 простых правил жизни помогут сохранить окружающую среду 35 простых правил жизни помогут сохранить окружающую среду

Как быть социально и экологично ответственным человеком

GQ
Дмитрий Брейтенбихер: «Они умеют идти вперед и при сильном встречном ветре» Дмитрий Брейтенбихер: «Они умеют идти вперед и при сильном встречном ветре»

Куда инвестируют состоятельные клиенты в условиях пандемии

Forbes
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
Иван Грозный и его отряд дрессированных киллеров Иван Грозный и его отряд дрессированных киллеров

Опричники — грозные слуги Ивана Грозного

Maxim
Песни из-под палки Песни из-под палки

Сказки, притчи и пьесы о современных чудаках в новой книге Евгения Бабушкина

Esquire
Правая и левая антенны обеспечили муравьям память разной длительности Правая и левая антенны обеспечили муравьям память разной длительности

Какие отделы нервной системы муравьев ответственны за это, пока неизвестно

N+1
Тайна космической невидимки: найдена ближайшая к Земле черная дыра Тайна космической невидимки: найдена ближайшая к Земле черная дыра

Обнаружена “тихая” черная дыра, которая не испускает рентгеновских лучей

Популярная механика
9 самых злых роботов кинематографа 9 самых злых роботов кинематографа

Роботы в кино — это настоящее воплощение зла

Популярная механика
«Любовь во времена Zoom и чумы»: Esquire публикует диалог писателя с возлюбленной «Любовь во времена Zoom и чумы»: Esquire публикует диалог писателя с возлюбленной

Карантинный дневник Дмитрия Петровского

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

Отрывок из истории о роковом равнодушии общественности

СНОБ
Окно в Париж Окно в Париж

Хозяйка квартиры на Патриарших прудах захотела создать дома парижскую атмосферу

AD
Почему человек спит: таинственный механизм Почему человек спит: таинственный механизм

Как мозг заставляет человека пролежать почти без движения семь и более часов?

Популярная механика
Особы тяжкие Особы тяжкие

Спустя 13 лет крепкой дружбы Брайан Крэнстон и Аарон Пол все еще вместе

Esquire
Правила жизни Кристины Хендрикс Правила жизни Кристины Хендрикс

Правила жизни актрисы Кристины Хендрикс

Esquire
Бритни – в 14, Лима – в 27: во сколько лет лишились невинности звезды и с кем Бритни – в 14, Лима – в 27: во сколько лет лишились невинности звезды и с кем

Эти звезды описали, во сколько лет и с кем они лишились девственности

Cosmopolitan
«Мы сняли поезд с рельсов и отправили его в тупик»: о чем Баффет рассказал акционерам «Мы сняли поезд с рельсов и отправили его в тупик»: о чем Баффет рассказал акционерам

Инвестор Уоррен Баффет впервые провел онлайн собрание акционеров

Forbes
Рестайлинг в СССР. Как могли выглядеть советские автомобили Рестайлинг в СССР. Как могли выглядеть советские автомобили

Проекты, которые могли изменить автопром СССР

РБК
Nissan Ariya. Бесконечный японский футуризм Nissan Ariya. Бесконечный японский футуризм

В концепте Ariya компания Nissan сосредоточила весь набор технологий будущего

4x4 Club
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
Как 23-летние близнецы из уральского поселка завоевали миллионы подписчиков в TikTok и привлекли внимание Lay's и Лепса Как 23-летние близнецы из уральского поселка завоевали миллионы подписчиков в TikTok и привлекли внимание Lay's и Лепса

Как TikTok принес братьям-близнецам деньги и признание

Forbes
Как стартап с инвестициями от сестры Цукерберга воспользовался пандемией для бурного роста Как стартап с инвестициями от сестры Цукерберга воспользовался пандемией для бурного роста

Стартап Juni Learning позволяет школьникам освоить языки программирования

Forbes
Правила жизни Шона Бина Правила жизни Шона Бина

Правила жизни актера Шона Бина

Esquire
Чувство прекрасного Чувство прекрасного

Новый проект Анны Сахаровой и Алисы Лобановой

SALON-Interior
Стул Филиппа Старка и столы из мусора: 5 примеров экологичного дизайна Стул Филиппа Старка и столы из мусора: 5 примеров экологичного дизайна

В умелых руках и мусор может стать объектом коллекционирования

РБК
Карантин как повод для бунта Карантин как повод для бунта

В Российской империи попытки борьбы с эпидемиями могли быть для власти опасными

Дилетант
10 причин не любить Джима Джармуша 10 причин не любить Джима Джармуша

Следуя заповеди «Не сотвори себе кумира», узнаем Джима Джармуша поближе

Esquire
Джозеф Стиглиц: Глобальное сотрудничество в 21 веке. Отрывок из книги Джозеф Стиглиц: Глобальное сотрудничество в 21 веке. Отрывок из книги

Почему Америка и другие страны прибывают в затяжном экономическом кризисе

СНОБ
Открыть в приложении