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
Лучшие бесплатные программы для проверки компьютера: тестируем компоненты Лучшие бесплатные программы для проверки компьютера: тестируем компоненты

Для тестирования комплектующих ПК есть большое количество специальных утилит

CHIP
Построили бизнес на «сброшенных» вызовах: история индийского телефонного сервиса ZipDial Построили бизнес на «сброшенных» вызовах: история индийского телефонного сервиса ZipDial

Как привычка сбрасывать звонок дала начало индустрии стоимостью почти в $100 млн

VC.RU
«Муж изводил Полину»: подруга Гагариной рассекретила причину ее развода «Муж изводил Полину»: подруга Гагариной рассекретила причину ее развода

Знакомые Полины Гагариной заявили о давнем разладе в семье певицы

Cosmopolitan
Принцесса Диана, Виктор Цой, Грейс Келли: все об очень странных авариях Принцесса Диана, Виктор Цой, Грейс Келли: все об очень странных авариях

История самых загадочных аварий со знаменитостями

РБК
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
Генетики обнаружили полиморфизм тоновости языка Генетики обнаружили полиморфизм тоновости языка

С помощью этого гена можно определить, относится ли язык человека к тоновым

N+1
Обман зрения: как популярные оптические иллюзии дурят наш мозг Обман зрения: как популярные оптические иллюзии дурят наш мозг

Оптические иллюзии - это прямое подтверждение того, что наш мозг чертовски ленив

Популярная механика
Рестораторы Иван и Сергей Березуцкие — о новом инвесторе и гастротуризме Рестораторы Иван и Сергей Березуцкие — о новом инвесторе и гастротуризме

Иван и Сергей Березуцкие — о перспективах развития и новых форматах работы.

РБК
Астрономы подтвердили открытие двух протопланет у близкой молодой звезды Астрономы подтвердили открытие двух протопланет у близкой молодой звезды

Астрономы подтвердили существование двух протопланет у молодой звезды PDS 70

N+1
Как не сойти с ума от онлайн-впечатлений Как не сойти с ума от онлайн-впечатлений

Карантин расшатал потребительские привычки, а вместе с ними – стиль жизни

GQ
Елена Ржевская: Записки военного переводчика Елена Ржевская: Записки военного переводчика

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

СНОБ
Семена чиа: как их есть, чтобы они приносили максимальную пользу? Семена чиа: как их есть, чтобы они приносили максимальную пользу?

На полках магазинов можно отыскать почти волшебные продукты

Cosmopolitan
Тюрьма как доходное место Тюрьма как доходное место

Тюрьма, по образцу которой впоследствии создавались тюрьмы по всему миру

Дилетант
Одна вокруг света в карантине. Воспоминания об иранском гостеприимстве и любви к русским Одна вокруг света в карантине. Воспоминания об иранском гостеприимстве и любви к русским

Ирина Сидоренко продолжает вспоминать свои недавние приключения

Forbes
Остаться в стороне? Остаться в стороне?

Как быть, если муж твоей подруги абьюзер?

Лиза
«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
Ревнует девушка? 4 способа исправить ситуацию и зажить в гармонии Ревнует девушка? 4 способа исправить ситуацию и зажить в гармонии

Что делать, если твоя девушка постоянно ревнует тебя?

Playboy
Пещерные львы навсегда расстались со своими собратьями полмиллиона лет назад Пещерные львы навсегда расстались со своими собратьями полмиллиона лет назад

Что показало масштабное исследование эволюции современных и вымерших львов

N+1
Вычислить манипулятора: 12 особенностей его поведения Вычислить манипулятора: 12 особенностей его поведения

Всем нам хочется верить людям, но не все заслуживают доверия

Psychologies
Наука против пушек: как развивалась астрономия в период войны Наука против пушек: как развивалась астрономия в период войны

В годы войны астрономия достигла заметных успехов

Популярная механика
Россияне подготовились к худшему: клиенты банков досрочно погасили кредиты Россияне подготовились к худшему: клиенты банков досрочно погасили кредиты

Несколько крупных банков зафиксировали рост досрочных погашений кредитов

Forbes
Почему ребенок плохо ест и как ему помочь Почему ребенок плохо ест и как ему помочь

Здоровье ребенка во многом зависит от того, что, когда и как он ест

Psychologies
Что читать на выходных: отрывок из книги Тома Поллока «Белый кролик, красный волк», которая понравится и взрослым, и подросткам Что читать на выходных: отрывок из книги Тома Поллока «Белый кролик, красный волк», которая понравится и взрослым, и подросткам

Фрагмент «Белого кролика, красного волка» — светлой истории с налётом триллера

Esquire
«Лимассолград»: FT рассказала, почему ЕС начал беспокоиться из-за русских на Кипре «Лимассолград»: FT рассказала, почему ЕС начал беспокоиться из-за русских на Кипре

Как выходцы из СССР повлияли на Кипр, почему это заставляет Брюссель волноваться

Forbes
Почему Эр-Рияд сократил добычу еще на 1 млн баррелей: взгляд из Москвы Почему Эр-Рияд сократил добычу еще на 1 млн баррелей: взгляд из Москвы

Решение Саудовской Аравии сократить добычу нефти связано с политической игрой

Forbes
Из Будапешта с любовью: почему вам стоит больше узнать о марке Nanushka Из Будапешта с любовью: почему вам стоит больше узнать о марке Nanushka

Одежду этого бренда носят знаменитости, о которых иные дизайнеры только мечтают

GQ
Не проходите мимо Не проходите мимо

Всегда ли оправдана политика невмешательства?

Лиза
Как пропадают из нашей жизни целые явления Как пропадают из нашей жизни целые явления

Как из жизни пропадают целые явления, а мы этого даже не замечаем

GQ
Наличный обман Наличный обман

Дипфейк — технология, позволяющая менять лица людей на видео

GQ
Открыть в приложении