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
Из первых рук: какие подарки Россия в разные годы дарила США Из первых рук: какие подарки Россия в разные годы дарила США

Динамику отношений России и США можно проследить по подаркам лидеров стран

Esquire
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
Елена Ржевская: Записки военного переводчика Елена Ржевская: Записки военного переводчика

Отрывок из книги «Берлин, май 1945: Записки военного переводчика»

СНОБ
Самый мощный квазар потребовал массивного зародыша черной дыры Самый мощный квазар потребовал массивного зародыша черной дыры

Астрономы уточнили характеристики J2157-3602 — ультрамощного квазара

N+1
Не в деньгах счастье: олигархи, которые покончили с собой, от Босова до Уилсона Не в деньгах счастье: олигархи, которые покончили с собой, от Босова до Уилсона

Даже управляя бизнес-империями, можно быть совершенно несчастным

Cosmopolitan
11 продуктов, которые могут заменить друг друга на кухне 11 продуктов, которые могут заменить друг друга на кухне

Покажи всем этим Джейми Оливерам, кто на кухне шеф-повар!

Maxim
«К северу от 38-й параллели» Андрея Ланькова «К северу от 38-й параллели» Андрея Ланькова

Книги: выбор Игоря Гулина

Weekend
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
Яхта, перелеты из Москвы в Лондон и пилатес: где и как прячутся от пандемии российские миллиардеры Яхта, перелеты из Москвы в Лондон и пилатес: где и как прячутся от пандемии российские миллиардеры

Богатейшие предприниматели рассказали Forbes о своей жизни в изоляции

Forbes
У ребенка аллергия: что делать? У ребенка аллергия: что делать?

Аллерголог-иммунолог отвечает на вопросы о детской аллергии

Мама и малыш
Прости, Грета: почему глобальный локдаун не поможет экологии Прости, Грета: почему глобальный локдаун не поможет экологии

Выбросы углекислого газа во время глобального локдауна сокращаются незначительно

Популярная механика
Преступные сети: как устроено современное браконьерство Преступные сети: как устроено современное браконьерство

Сотрудник береговой охраны о браконьерстве: почему оно выгодно всем

Esquire
Как потепление воды изменит океан Как потепление воды изменит океан

Потепление океана может создать тропические экосистемы в неожиданных местах

Популярная механика
6 президентов, снявшихся в рекламе 6 президентов, снявшихся в рекламе

Главный смысл рекламы — не обещать ничего конкретного, но при этом обещать всё

Maxim
«Теперь работать будем в два раза больше»: Касперский о последствиях пандемии, «русском Илоне Маске» и Zoom «Теперь работать будем в два раза больше»: Касперский о последствиях пандемии, «русском Илоне Маске» и Zoom

Разговор о бизнесе с российским программистом и бизнесменом Евгением Касперским

Forbes
10 привычек для тех, кто хочет жить долго 10 привычек для тех, кто хочет жить долго

Долголетие - это просто!

Cosmopolitan
Как сжечь калории дома: 10 приятных способов Как сжечь калории дома: 10 приятных способов

Сбросить пару лишних килограммов можно не только во время занятий спортом

РБК
Как воспринимают развод мужчины, а как — женщины? Как воспринимают развод мужчины, а как — женщины?

Почему мы переживаем развод настолько по-разному?

Psychologies
Покажите это школьникам! 6 самых необычных экранизаций классики Покажите это школьникам! 6 самых необычных экранизаций классики

Подборка фильмов по классике, которые не дадут вам заскучать

Cosmopolitan
Окно в Париж Окно в Париж

Хозяйка квартиры на Патриарших прудах захотела создать дома парижскую атмосферу

AD
Как встречаться с девушкой, которая одержима соцсетями: полезное руководство Как встречаться с девушкой, которая одержима соцсетями: полезное руководство

Мешают ли социальные сети вашим отношениям?

Playboy
Спокойствие, только спокойствие: управляем своим состоянием с помощью дыхания Спокойствие, только спокойствие: управляем своим состоянием с помощью дыхания

Сохранение спокойствия очень важно для психического и физического благополучия

Cosmopolitan
Полезно ли молоко? Полезно ли молоко?

В детстве нас убеждали, что молоко необходимо для здоровья

Psychologies
Неподдельная красота: как выглядели жены советских хоккеистов Неподдельная красота: как выглядели жены советских хоккеистов

Жены советских хоккеистов: внешне хрупкие, но с огромной внутренней силой

Cosmopolitan
Заслуженные изгои Заслуженные изгои

Как андерграунд становится мейнстримом

Weekend
Генетики обнаружили полиморфизм тоновости языка Генетики обнаружили полиморфизм тоновости языка

С помощью этого гена можно определить, относится ли язык человека к тоновым

N+1
Женщина, мечтавшая творить: фрагмент книги Мари Дарьесек о звезде немецкой живописи Пауле Модерзон-Беккер Женщина, мечтавшая творить: фрагмент книги Мари Дарьесек о звезде немецкой живописи Пауле Модерзон-Беккер

Фрагмент книги о немецкой художнице Пауле Модерзон-Беккер

Esquire
Твой личный шедевр Твой личный шедевр

Микротатуировки: за и против

Cosmopolitan
Монстры из прошлого: драма большой поршневой авиации Монстры из прошлого: драма большой поршневой авиации

На годы Второй мировой пришлась лебединая песня поршневых двигателей в авиации

Популярная механика
Открыть в приложении