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 (спойлер: это реально) Вспомнить все: как стать обладателем суперпамяти (спойлер: это реально)

Шесть способов сохранить отличную память независимо от возраста

ТехИнсайдер
ХХ век глазами Айн Рэнд: глава из книги «Голос разума» ХХ век глазами Айн Рэнд: глава из книги «Голос разума»

Отрывок из эссе Айн Рэнд «Уроки Вьетнама»

Esquire
Карантин как повод для бунта Карантин как повод для бунта

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

Дилетант
Алкогений: Уинстон Черчилль Алкогений: Уинстон Черчилль

Жизнь Черчилля — редкий пример счастливого и мирного алкоголизма

Maxim
Брейте наголо. Как живут в секте, где детей разлучают с родителями Брейте наголо. Как живут в секте, где детей разлучают с родителями

Селена Уиттман рассказала о детстве в коммуне «Синанон», куда ее привела мать

Forbes
Прыщи на спине и шее: откуда берутся и как с ними справиться Прыщи на спине и шее: откуда берутся и как с ними справиться

Воспаления на плечах и спине — проблема, с которой сталкиваются почти все

Psychologies
Микрочип: схема, изменившая мир Микрочип: схема, изменившая мир

Изобретения, которые значительно увеличили скорость технологического прогресса

Популярная механика
«Дуров бросил их с криком «Спасайся, кто может»: история краха TON глазами инвестора «Дуров бросил их с криком «Спасайся, кто может»: история краха TON глазами инвестора

Что пошло не так с блокчейн-платформой TON

Forbes
Милый парень или фанатик: как сайентология испортила жизнь Тому Крузу Милый парень или фанатик: как сайентология испортила жизнь Тому Крузу

Том Круз — один из самых высокооплачиваемых и известных актеров Голливуда

Cosmopolitan
Затмила Монику Беллуччи? Кто такая Дева Кассель и почему ее ждет большое будущее Затмила Монику Беллуччи? Кто такая Дева Кассель и почему ее ждет большое будущее

Что известно о дочери Моники Беллуччи и каких успехов она уже добилась

Cosmopolitan
15 самых причудливых космических кораблей в кино 15 самых причудливых космических кораблей в кино

Cамые затейливые космолёты, которые напоминают кофеварку или воспаленные гланды

Maxim
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
Майли Сайрус, Меган Фокс и еще 6 знаменитостей, которые сменили имидж Майли Сайрус, Меган Фокс и еще 6 знаменитостей, которые сменили имидж

Популярные люди часто меняют стиль, прически и макияж для привлечения внимания

РБК
«Нет» значит «нет»: почему мужчинам не нравятся наши прямые ответы «Нет» значит «нет»: почему мужчинам не нравятся наши прямые ответы

Почему мужчинам не хочется слышать от женщин прямые ответы

Cosmopolitan
Выбить дурь: как устроена работа агента Управления по борьбе с наркотиками США, работающего под прикрытием Выбить дурь: как устроена работа агента Управления по борьбе с наркотиками США, работающего под прикрытием

Жизнь агента под прикрытием, отмывание денег и фальшивая свадьба

Esquire
Как поменять установки в свой адрес и повысить самооценку Как поменять установки в свой адрес и повысить самооценку

Почему нужно поменять внутреннего критика на внутреннего друга

РБК
Дмитрий Лебедев: Минусы хранения денег в зарубежных банках Дмитрий Лебедев: Минусы хранения денег в зарубежных банках

Какие трудности могут возникнуть при открытии счета в зарубежном банке

СНОБ
Дональд Гловер — Childish Gambino, сценарист, комик? 5 ипостасей артиста Дональд Гловер — Childish Gambino, сценарист, комик? 5 ипостасей артиста

Кто же такой этот Дональд Гловер?

Esquire
Мини-оргазм со скоростью 150 км/ч: тайны человеческого чихания Мини-оргазм со скоростью 150 км/ч: тайны человеческого чихания

Чихать полезно для здоровья, а еще полезно знать механизмы этого процесса

Популярная механика
Абсурдное искусство Тео Каккуфы: по мотивам Кафки Абсурдное искусство Тео Каккуфы: по мотивам Кафки

Тео Каккуфа превращает банальные предметы в неожиданные кинетические арт-объекты

Популярная механика
«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
Создана вибрирующая одежда, изменяющая сознание: игры с восприятием Создана вибрирующая одежда, изменяющая сознание: игры с восприятием

Исследователи разработали вибрирующий текстиль, который изменяет восприятие

Популярная механика
Константин Колотов: Едем на Килиманджаро Константин Колотов: Едем на Килиманджаро

Глава из книги Константина Колотова «Сквозь Африку»

СНОБ
Кажется, я его не люблю... Кажется, я его не люблю...

Надо ли осуждать тех матерей, чьи чувства к детям «молчат»?

Лиза
Программа на восстановление Программа на восстановление

Как восстановить потерянный бьюти-баланс?

Здоровье
Господин Плохие новости: как жил и работал Олден Уитмен, который десятилетиями писал некрологи для The New York Times Господин Плохие новости: как жил и работал Олден Уитмен, который десятилетиями писал некрологи для The New York Times

Каким был мастер составления некрологов Олден Уитмен?

Esquire
9 самых ужасающих и смелых экспериментов в истории 9 самых ужасающих и смелых экспериментов в истории

Где грань между научным рвением и тонкой моралью в экспериментах?

Популярная механика
Раскрыта загадка таинственных средневековых безлунных полнолуний Раскрыта загадка таинственных средневековых безлунных полнолуний

Загадочные восходы полной Луны над горизонтом с последующим ее исчезновением

Популярная механика
Школа на замке: как самоизоляция изменит систему образования Школа на замке: как самоизоляция изменит систему образования

Из-за карантина почти 16 млн школьников внезапно оказались на домашнем обучении

Forbes
Открыть в приложении