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
Лактобациллы кишечника связали с хорошей памятью мышей Лактобациллы кишечника связали с хорошей памятью мышей

У мышей, в кишечнике которых много бактерий четырех семейств, память лучше

N+1
У бактерий обнаружены У бактерий обнаружены

Как использовать бактерии в интересах человечества.

Популярная механика
Торжество воды Торжество воды

Петергоф называют столицей фонтанов. Их здесь больше 150!

Лиза
Этическая нейросеть запретила гнаться за истиной и разрешила пытать заключенных Этическая нейросеть запретила гнаться за истиной и разрешила пытать заключенных

Нейросеть порекомендовала не доверять машинам

N+1
Правила жизни Алексея Балабанова Правила жизни Алексея Балабанова

Правила жизни режиссера фильмов «Брат» и «Брат 2»

Esquire
Энергетическая формула собаки Энергетическая формула собаки

Эффект от семейных дел можно попробовать просчитать с помощью формулы

СНОБ
Правила жизни сэра Пола Маккартни Правила жизни сэра Пола Маккартни

Правила жизни одного из основателей великой четверки The Beatles Пола Маккартни

Esquire
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
История авантюриста Барта Тодда, который с помощью почтовых марок изменил экономику целой страны История авантюриста Барта Тодда, который с помощью почтовых марок изменил экономику целой страны

Как почтовые марки с помощью одного отчаянного туриста перевернули жизнь Бутана

Maxim
#инструктаж: как правильно питаться на карантине #инструктаж: как правильно питаться на карантине

Как перестать много есть и начать готовить дома полезные блюда

РБК
Создан алгоритм, предсказывающий поведение кубитов под влиянием шума Создан алгоритм, предсказывающий поведение кубитов под влиянием шума

Как эффективно управлять динамикой квантовых битов при наличии внешних шумов?

Популярная механика
Мифы о “Каспийском монстре”: почему экранопланы “не взлетели” Мифы о “Каспийском монстре”: почему экранопланы “не взлетели”

Как разбивается о суровую реальность миф об экранопланах

Популярная механика
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
Осиновый кол при низкой температуре Осиновый кол при низкой температуре

Роторный испаритель, который пришел на кухню из научных лабораторий

Bones
Серебристая акация оказалась полезным инвазивным видом Серебристая акация оказалась полезным инвазивным видом

Древесные азотфиксаторы могут помочь в поглощении избыточного углекислого газа

N+1
Мужской гиппокамп отличился от женского объемом отдельных структур Мужской гиппокамп отличился от женского объемом отдельных структур

Гиппокамп обладает зависимыми от пола различиями

N+1
«Он ударил меня кулаком в живот»: Паршута и другие жертвы насилия среди звезд «Он ударил меня кулаком в живот»: Паршута и другие жертвы насилия среди звезд

Звезды, которые нашли в себе силы выйти из абьюзивных отношений

Cosmopolitan
Опухоль молочной железы стала рекордсменом по бактериальному разнообразию Опухоль молочной железы стала рекордсменом по бактериальному разнообразию

Микробиологи сравнили набор внутриопухолевых бактерий в тысяче образцов ткани

N+1
Рождение таблетки. Как четверо энтузиаcтов совершили революцию в контрацепции Рождение таблетки. Как четверо энтузиаcтов совершили революцию в контрацепции

Отрывок из книги «Рождение таблетки» о невероятном социальном прорыве XX века

Forbes
Дать на лапу: 9 самых громких судебных процессов над животными Дать на лапу: 9 самых громких судебных процессов над животными

Петух, заключивший сделку с дьяволом, волк-оборотень, термиты-разрушители

Esquire
До сих пор работают! Лучшие упражнения из аэробики 90-х от Синди Кроуфорд До сих пор работают! Лучшие упражнения из аэробики 90-х от Синди Кроуфорд

Несложный комплекс упражнений поможет преобразить фигуру

Cosmopolitan
Что делает с нами самонасилие и почему мы его не замечаем Что делает с нами самонасилие и почему мы его не замечаем

Что делать, если человек сам разрушает свою юизнь?

Cosmopolitan
Выезд на встречку: когда лишат прав, а когда — нет Выезд на встречку: когда лишат прав, а когда — нет

Иногда выезд на встречку не считается нарушением

РБК
Без пятен и бледности: как носить «жидкие колготки» Без пятен и бледности: как носить «жидкие колготки»

Для тех, кто хочет «ножки как с обложки», придумали жидкие колготки

Cosmopolitan
У стеклянных лягушек описали новый тип камуфляжа У стеклянных лягушек описали новый тип камуфляжа

У тропических стеклянных лягушек обнаружили совершенно новый тип камуфляжа

N+1
«Туманная Дева»: первое электросудно Америки «Туманная Дева»: первое электросудно Америки

Суда на батарейках перестают быть редкостью

Популярная механика
Опасные взгляды: как гендерные стереотипы мешают развивать экономику Опасные взгляды: как гендерные стереотипы мешают развивать экономику

Гендерные стереотипы мешают женщинам участвовать в экономике наравне с мужчинами

Forbes
Инженер предложил подстеречь межзвездный астероид группой кубсатов с солнечным парусом Инженер предложил подстеречь межзвездный астероид группой кубсатов с солнечным парусом

Изучение космических объектов при помощи группы кубсатов с солнечным парусом

N+1
Концерт по заявкам Концерт по заявкам

Склад в закоулках Милана превратился в жилое пространство с концертной площадкой

AD
Открыть в приложении