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 менялся с годами образ Лады Дэнс — эволюция стиля главного секс-символа 90-х Как менялся с годами образ Лады Дэнс — эволюция стиля главного секс-символа 90-х

Как менялась с годами одна из самых ярких исполнительниц 90-х Лада Дэнс

Cosmopolitan
11 полезных применений пищевой соды в быту, о которых ты вряд ли догадывался 11 полезных применений пищевой соды в быту, о которых ты вряд ли догадывался

Порция простых лайфхаков с пищевой содой

Playboy
Как Бернар Арно построил свою империю Как Бернар Арно построил свою империю

С чего начинал глава концерна Louis Vuitton Moët Hennessy

GQ
Громкие почесывания лангустов оказались слышны за три километра Громкие почесывания лангустов оказались слышны за три километра

Распространение звуков лангустов в воде позволит оценивать размеры их популяций

N+1
4 причины, из-за которых мужчины избегают близких отношений 4 причины, из-за которых мужчины избегают близких отношений

Почему мужчины избегают ответственности, брака, признаний

Psychologies
5 самых захватывающих фантастических детективов 5 самых захватывающих фантастических детективов

Романы для тех, кто любит фантастику и остросюжетные детективные расследования

Популярная механика
Татьяна Бурцева: В темной комнате включите свет! Как вывести из депрессии сотрудников на удаленке Татьяна Бурцева: В темной комнате включите свет! Как вывести из депрессии сотрудников на удаленке

Как спасать компанию, если сотрудники где-то в виртуальном пространстве?

СНОБ
«Запертые в невидимом футляре»: как вернуться к нормальной жизни «Запертые в невидимом футляре»: как вернуться к нормальной жизни

Чему нас может научить эта внезапная пандемия

Psychologies
Колонка Esquire: почему 80-е никак не выйдут из моды? Колонка Esquire: почему 80-е никак не выйдут из моды?

Почему 80-е оказались такими живучими — по крайней мере, в поп-культуре

Esquire
Сомневаешься в своих силах? 5 типов синдрома самозванца (и как с ними бороться) Сомневаешься в своих силах? 5 типов синдрома самозванца (и как с ними бороться)

Некоторые из нас страдают синдромом самозванца, даже не подозревая об этом.

Playboy
Арктика гипотеза «метановой катастрофы» Арктика гипотеза «метановой катастрофы»

В Арктике происходят климатические изменения, влияющие на всю планету

Наука и жизнь
Говорите мне «ты», мне всего пятьдесят!: колонка о том, станем ли мы бессмертными (в будущем) Говорите мне «ты», мне всего пятьдесят!: колонка о том, станем ли мы бессмертными (в будущем)

Размышления о том, каким будет будущее людей

Esquire
Сверхтяжёлый трофей: танк, ни разу не вступивший в бой Сверхтяжёлый трофей: танк, ни разу не вступивший в бой

Немецкий танк Pz.Kpfw. Maus оставил заметный след в истории танкостроения

Популярная механика
Как защитить свои аккаунты в социальных сетях? Как защитить свои аккаунты в социальных сетях?

Советуем задуматься о безопасности своих аккаунтов

GQ
Правила жизни Шона Бина Правила жизни Шона Бина

Правила жизни актера Шона Бина

Esquire
Дарья Мороз — новая икона стиля и секс-символ российского кино Дарья Мороз — новая икона стиля и секс-символ российского кино

Кто такая Дарья Мороз?

Cosmopolitan
Танки слабые и всемогущие: поражения и триумфы Великой Отечественной Танки слабые и всемогущие: поражения и триумфы Великой Отечественной

На войне количество не стало качеством

Популярная механика
Нейроны самок мышей среагировали на отказ от алкоголя сильнее самцов Нейроны самок мышей среагировали на отказ от алкоголя сильнее самцов

Что может объяснять повышенную уязвимость женщин к абстинентному синдрому?

N+1
Русские в Берлине весной 1945 г. Русские в Берлине весной 1945 г.

События Великой Отечественной войны в воспоминаниях и рассказах участников боёв

Наука и жизнь
«Мой телефон всегда включен. Я не разделяю личное и рабочее». Карьерные советы главы «Ренессанс страхование» «Мой телефон всегда включен. Я не разделяю личное и рабочее». Карьерные советы главы «Ренессанс страхование»

Генеральный директор «Ренессанс страхование» о том, как построить карьеру

Forbes
«Пропусков нет у каждого второго». Как работает система «Карантин» «Пропусков нет у каждого второго». Как работает система «Карантин»

Что не так с новым приложением для ГИБДД, на которое потратили 27 млн рублей

РБК
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
Пьяные птицы Пьяные птицы

Бабушка пела, что надо скорей заснуть, но я только последнюю строчку помню

Esquire
«В тени человека»: посол мира ООН о том, как изучение обезьян помогло лучше узнать людей «В тени человека»: посол мира ООН о том, как изучение обезьян помогло лучше узнать людей

Отрывок из книги британской исследовательницы Джейн Гудолл

Forbes
Революция уже в пути. Или нет, возможно Революция уже в пути. Или нет, возможно

Отношение к покупкам в интернете останется непредсказуемым

VC.RU
Развод с Фоменко и любовь ради пиара. Жизненные неурядицы Марии Голубкиной Развод с Фоменко и любовь ради пиара. Жизненные неурядицы Марии Голубкиной

Мария Голубкина была замужем за Фоменко и встречалась с Василием Ливановым

Cosmopolitan
Связать и измерить Связать и измерить

Квантовые технологии обладают огромным потенциалом

N+1
В путь зовет кино В путь зовет кино

В каких странах можно побывать с помощью фильмов?

Лиза
Творческая единица Творческая единица

У американской художницы Элайзы Дуглас есть что показать миру

Vogue
Открыть в приложении