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
Предупрежденные об опасности синицы увидели в деревянной палке змею Предупрежденные об опасности синицы увидели в деревянной палке змею

Синицы искали предметы, похожие на зрительный образ хищника

N+1
Микроглия разрушила тормозные синапсы развивающегося мозга мышей Микроглия разрушила тормозные синапсы развивающегося мозга мышей

Иммунные клетки мозга смогли отличить тормозные синапсы от возбуждающих

N+1
«Абсолютная пустышка»: что российские политики и бизнесмены говорили об Илоне Маске и его проектах «Абсолютная пустышка»: что российские политики и бизнесмены говорили об Илоне Маске и его проектах

Илон Маск готовится запустить людей на орбиту на частном корабле

Forbes
Елена Ржевская: Записки военного переводчика Елена Ржевская: Записки военного переводчика

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

СНОБ
Правила жизни Кэтрин Хепберн Правила жизни Кэтрин Хепберн

Правила жизни американской актрисы Кэтрин Хепберн

Esquire
Работа видится на расстоянии Работа видится на расстоянии

Как специалисты разных профессий осваивают онлайн-форматы

Огонёк
От дьяволицы до королевы: всё о прямолинейной и талантливой Кейт Бланшетт От дьяволицы до королевы: всё о прямолинейной и талантливой Кейт Бланшетт

Вспоминаем интересные детали биографии Кейт Бланшетт

Cosmopolitan
Не пустышки, а кандидаты наук! Звезды с серьезным образованием – а ты и не знала Не пустышки, а кандидаты наук! Звезды с серьезным образованием – а ты и не знала

Эти знаменитости смогли и престижный ВУЗ окончить, и «Оскар» получить

Cosmopolitan
Связь между прогулками по новым местам и хорошим настроением оказалась двусторонней Связь между прогулками по новым местам и хорошим настроением оказалась двусторонней

Если люди посещают больше разнообразных мест, их настроение улучшается

N+1
Рыбий жир: доказанная польза для мужчин и рекомендации по употреблению Рыбий жир: доказанная польза для мужчин и рекомендации по употреблению

Пора «подсесть» на рыбий жир?

Playboy
Дар зерна Дар зерна

Юрий Сапрыкин — к 60-летию Александра Башлачева

Weekend
Астрофизикам удалось связать нейтрино сверхвысоких энергий со вспышками квазаров Астрофизикам удалось связать нейтрино сверхвысоких энергий со вспышками квазаров

Проведен анализ светимости ядер активных галактик в радиодиапазоне

N+1
Питер Тиль — о том, почему высшее образование переоценено Питер Тиль — о том, почему высшее образование переоценено

Основатель PayPal советует работодателям нанимать людей без высшего образования

Esquire
Гигантские искусственные атомы обменялись возбуждениями через волновод Гигантские искусственные атомы обменялись возбуждениями через волновод

Из сверхпроводящих кубитов можно создать два гигантских искусственных атома

N+1
Придумали будущее и не завоевали рынок: история General Magic и её идеи «смартфона», который появился в 90-х Придумали будущее и не завоевали рынок: история General Magic и её идеи «смартфона», который появился в 90-х

Компания увлеклась разработкой и не заметила, как интернет обошёл их

VC.RU
5 новых книг об искусстве, которые стоит прочитать 5 новых книг об искусстве, которые стоит прочитать

Пять книг, которые помогут вам открыть новые области в мире искусства

Esquire
Не верь глазам Не верь глазам

Как не потерять деньги в Интернете?

Лиза
От обрушения рынка ипотеки сильнее всех пострадали Альфа-банк и ВТБ От обрушения рынка ипотеки сильнее всех пострадали Альфа-банк и ВТБ

Рынок ипотеки в апреле рухнул почти на треть

Forbes
«Без серьезной науки людям не прокормиться» «Без серьезной науки людям не прокормиться»

Что Россия ищет в Антарктике?

Огонёк
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
Как «разглядеть» экзопланету на ярком фоне звезды: секрет Доплера Как «разглядеть» экзопланету на ярком фоне звезды: секрет Доплера

С помощью метода Доплера открыли тысячи экзопланет

Популярная механика
Астрономы нашли кольцеобразную галактику в ранней Вселенной Астрономы нашли кольцеобразную галактику в ранней Вселенной

Астрономы обнаружили в каталогах наблюдений крупную кольцеобразную галактику

N+1
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
«Брату-2» — 20 лет. Вспоминаем автомобили культового фильма «Брату-2» — 20 лет. Вспоминаем автомобили культового фильма

Автомобили, снявшиеся в одном из самых знаменитых российских фильмов

РБК
Правила жизни Шона Бина Правила жизни Шона Бина

Правила жизни актера Шона Бина

Esquire
Дыра в ВВП: чем грозит экономике гибель малого бизнеса в России Дыра в ВВП: чем грозит экономике гибель малого бизнеса в России

Уже сейчас можно оценить последствия кризиса для малого бизнеса и экономики

Forbes
Искусство в моде или модное искусство: тренд на арт-фэшн коллаборации Искусство в моде или модное искусство: тренд на арт-фэшн коллаборации

Мода и искусство неразрывны, они всегда идут рука об руку

Cosmopolitan
Своими руками: 10 эффективных скрабов, которые ты можешь сделать сама Своими руками: 10 эффективных скрабов, которые ты можешь сделать сама

Экологичные, экономичные и эффективные домашние маски

Cosmopolitan
«Личные припасы давно закончились». Как российский парусник «Паллада» переживает карантин в кругосветке «Личные припасы давно закончились». Как российский парусник «Паллада» переживает карантин в кругосветке

Как команда фрегата «Паллада» справляется с новыми обстоятельствами

Forbes
Открыть в приложении