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
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
11 продуктов, которые едят долгожители 11 продуктов, которые едят долгожители

На продолжительность жизни в первую очередь влияет питание

Cosmopolitan
Ученые разошлись с политиками в прогнозах повышения уровня моря Ученые разошлись с политиками в прогнозах повышения уровня моря

Климатологи считают, что уровень моря повысится на 0,63-1,32 метра к 2100 году

N+1
10 шагов к пониманию Дэвида Линча 10 шагов к пониманию Дэвида Линча

Разбираемся, как понимать пресловутую линчевскую иносказательность

Esquire
Древнее мексиканское озеро стало ловушкой для 60 мамонтов Древнее мексиканское озеро стало ловушкой для 60 мамонтов

Эти мамонты попались в грязевые ловушки и погибли

N+1
Не проходите мимо Не проходите мимо

Всегда ли оправдана политика невмешательства?

Лиза
Словарик сериаломана. 15 слов, которые полезно знать каждому фанату сериалов Словарик сериаломана. 15 слов, которые полезно знать каждому фанату сериалов

Мечтают ли шоураннеры о синдикации процедуралов?

Maxim
«Не твоя, вот и бесишься»: 8 западных звезд, которые не нравятся нашим мужчинам «Не твоя, вот и бесишься»: 8 западных звезд, которые не нравятся нашим мужчинам

Кому из голливудских красавиц досталось от российских кинозрителей?

Cosmopolitan
Голодные шмели покусали растения и заставили их цвести раньше срока Голодные шмели покусали растения и заставили их цвести раньше срока

Шмелиные проколы оказались полезными для растений

N+1
Что смотреть: лучшие фильмы и сериалы про офисную работу Что смотреть: лучшие фильмы и сериалы про офисную работу

Кино для тех, кто страшно соскучился по планктону и корпоративной рутине

Maxim
Что там, в Что там, в

Проблемы первого года брака и как все это пережить

Cosmopolitan
10 внезапных фактов об изобретателях 10 внезапных фактов об изобретателях

Великие изобретатели были чертовски разносторонними личностями

Maxim
Ищет, где глубже Ищет, где глубже

Cosmo-эксперимент: наш корреспондент отправляется на секс-тренинг

Cosmopolitan
Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера Ваш домашний сад: 5 простых шагов, чтобы начать озеленение интерьера

Рассказываем, как создать дома зеленый уголок

Esquire
Как изменится туризм после пандемии: 8 прогнозов от тревел-экспертов Как изменится туризм после пандемии: 8 прогнозов от тревел-экспертов

Когда-нибудь мы вновь отправимся путешествовать, но немного по-другому

Playboy
Пылинка могла сделать MacBook бесполезным: зачем Apple создала клавиатуру-«бабочку» и почему отказалась от неё Пылинка могла сделать MacBook бесполезным: зачем Apple создала клавиатуру-«бабочку» и почему отказалась от неё

«Бабочка» запомнится одним из серьёзных провалов Apple последних лет

VC.RU
Зонирование, новые парки и гибкие здания. Женщины-урбанисты о том, что ждет города после пандемии Зонирование, новые парки и гибкие здания. Женщины-урбанисты о том, что ждет города после пандемии

Каким станет город после того, как мы выйдем из карантина

Forbes
В путь зовет кино В путь зовет кино

В каких странах можно побывать с помощью фильмов?

Лиза
Карантин как повод для бунта Карантин как повод для бунта

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

Дилетант
Откуда взялся миф, что женщины моногамны, – объясняет сексолог Откуда взялся миф, что женщины моногамны, – объясняет сексолог

Полигамная женщина – особа с низкой социальной ответственностью

Cosmopolitan
Гороскоп на диване Гороскоп на диване

Татьяна Алешичева об экранизации «Светил» Элеанор Каттон

Weekend
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
Пять звезд в чистом поле: как в России построили первый с советских времен аэропорт Пять звезд в чистом поле: как в России построили первый с советских времен аэропорт

Как появился Ростовский Платов и почему не все авиакомпании могут здесь садиться

Forbes
Липосакция — это раз и навсегда? Самые распространённые мифы об операциях Липосакция — это раз и навсегда? Самые распространённые мифы об операциях

Пластическая хирургия постоянно обрастает огромным количеством слухов и мифов

Cosmopolitan
Тогда и сейчас: как выглядят самые крепкие голливудские пары Тогда и сейчас: как выглядят самые крепкие голливудские пары

Они повстречали друг друга в молодости и с тех пор не расставались

Cosmopolitan
«Пить не перестанут». Как виноделы по всему миру ищут способы пережить кризис и пандемию «Пить не перестанут». Как виноделы по всему миру ищут способы пережить кризис и пандемию

Как винная индустрия подстраивается под новую реальностью

Forbes
Что читать на выходных: отрывок из романа Питера Хёга «Представление о двадцатом веке» 1988 года, впервые опубликованного на русском Что читать на выходных: отрывок из романа Питера Хёга «Представление о двадцатом веке» 1988 года, впервые опубликованного на русском

Отрывок из исторического фикшна о поисках национальной идентичности

Esquire
«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
Флоренс Дженкинс. Её пение называли кудахтаньем, но залы всегда были полны Флоренс Дженкинс. Её пение называли кудахтаньем, но залы всегда были полны

Самая плохая оперная исполнительница всех времен – Флоренс Дженкинс

Cosmopolitan
Открыть в приложении