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
Маргарет Грэм: Война. Истерли Холл Маргарет Грэм: Война. Истерли Холл

Отрывок из романа Маргарет Грэм о сложном военном времени

СНОБ
6 способов защиты от болезни Альцгеймера 6 способов защиты от болезни Альцгеймера

Есть полезные привычки, которые помогут сохранить ясность ума

Psychologies
Аренда тренажёров, доставка еды и онлайн-марафоны​: фитнес-клубы нашли новые модели для работы после карантина Аренда тренажёров, доставка еды и онлайн-марафоны​: фитнес-клубы нашли новые модели для работы после карантина

Как работают фитнес-клубы во время простоя

VC.RU
Как изучают климат: 10 фактов о климатологии Как изучают климат: 10 фактов о климатологии

В чем разница между погодой и климатом и почему она так важна сегодня?

Популярная механика
Необходимость отвлекаться на электронную почту заставила людей грустить и злиться Необходимость отвлекаться на электронную почту заставила людей грустить и злиться

Необходимость отвлекаться во время выполнения задачи вызывает негативные эмоции

N+1
5 ошибок в макияже нависшего века, которые все допускают — исправляет блогер 5 ошибок в макияже нависшего века, которые все допускают — исправляет блогер

Самые частые ошибки в макияже нависшего века, которые пора перестать допускать

Cosmopolitan
9 отличных триллеров для домашнего просмотра 9 отличных триллеров для домашнего просмотра

9 лучших картин в жанре триллер за последние 70 лет

Esquire
«Самые хрупкие в мире плечики»: эксклюзивная публикация писем Эдуарда Лимонова графине Елене Щаповой де Карли «Самые хрупкие в мире плечики»: эксклюзивная публикация писем Эдуарда Лимонова графине Елене Щаповой де Карли

Отрывки из писем Эдуарда Лимонова графине Елены Щаповой де Карли

Forbes
Дрель и клятва Гиппократа: где и как учились самые перспективные молодые россияне Дрель и клятва Гиппократа: где и как учились самые перспективные молодые россияне

Университетские приключения участников рейтинга Forbes «30 до 30»

Forbes
Fiat 124 vs ВАЗ-2101: копия лучше оригинала Fiat 124 vs ВАЗ-2101: копия лучше оригинала

Многие называли “Жигули” копией Fiat 124

Популярная механика
Восточные практики для детей: это возможно? Восточные практики для детей: это возможно?

Можно ли мотивировать ребенка на занятия оздоравливающей восточной практикой?

Psychologies
«Туманная Дева»: первое электросудно Америки «Туманная Дева»: первое электросудно Америки

Суда на батарейках перестают быть редкостью

Популярная механика
В шизофрении обвинили липидный обмен в мозолистом теле В шизофрении обвинили липидный обмен в мозолистом теле

Шизофрения может быть связана с недостатком сфингозин-1-фосфата

N+1
От лошадей до Aurus: на чем принимали Парады Победы От лошадей до Aurus: на чем принимали Парады Победы

Вспоминаем историю торжественных автомобилей СССР и России

РБК
Раскрыта загадка таинственных средневековых безлунных полнолуний Раскрыта загадка таинственных средневековых безлунных полнолуний

Загадочные восходы полной Луны над горизонтом с последующим ее исчезновением

Популярная механика
Mercedes-Benz GLK. И пусть вам повезёт! Mercedes-Benz GLK. И пусть вам повезёт!

Компактный, комфортный, надёжный, относительно простой и недорогой

4x4 Club
Родом из детства Родом из детства

Просторный, гостеприимный дом для большой семьи

SALON-Interior
Год без Победы. Как пандемия повлияет на память о войне Год без Победы. Как пандемия повлияет на память о войне

Впервые за два десятилетия, Красная площадь в Москве на 9 мая останется пустой

СНОБ
Бордо или супертоскана? Гид для тех, кто хочет начать коллекционировать вино Бордо или супертоскана? Гид для тех, кто хочет начать коллекционировать вино

Далеко не каждое вино становится лучше с годами

Forbes
Разумную жизнь на двойниках Земли назвали редкостью Разумную жизнь на двойниках Земли назвали редкостью

На планетах, похожих на Землю, могут встречаться примитивные организмы

N+1
Секс и страх: 20 лучших триллеров с эротическим подтекстом Секс и страх: 20 лучших триллеров с эротическим подтекстом

Фильмы ужасов уместно заигрывают с теорией и практикой соблазнения

Esquire
5 главных вопросов о первой пилотируемой миссии SpaceX 5 главных вопросов о первой пилотируемой миссии SpaceX

США вот-вот запустят астронавтов со своей территории

Популярная механика
Голосовой чат за $100 млн: проект Clubhouse привлёк миллионы и вызвал споры среди инвесторов в США ещё до запуска Голосовой чат за $100 млн: проект Clubhouse привлёк миллионы и вызвал споры среди инвесторов в США ещё до запуска

Приложение может стать конкурентом гигантам соцсетей, если доживет до конца года

VC.RU
10 сериалов, навсегда изменивших телевидение 10 сериалов, навсегда изменивших телевидение

Десяток классических сериалов, не будь которых, тебе бы пришлось смотреть ерунду

Maxim
Как продлить отношения на много лет? Полезное мнение специалиста Как продлить отношения на много лет? Полезное мнение специалиста

Социолог Пеппер Шварц о том, как выстроить хорошие отношения с партнером

Cosmopolitan
Страшно интересно: как, почему и зачем мы испытываем страх Страшно интересно: как, почему и зачем мы испытываем страх

Рассмотрим человеческий страх в разрезе разных наук

Популярная механика
Известный дегустатор вина — о запахах: почему след знакомого аромата способен перенести нас в прошлое Известный дегустатор вина — о запахах: почему след знакомого аромата способен перенести нас в прошлое

Колман Эндрюс о вине, бассейнах, хлорке и… брюнетках

Playboy
«Мне хочется узнать себя» «Мне хочется узнать себя»

Зоя Бербер — о борьбе со стереотипами и новых проектах

OK!
Литературный критик Анна Наринская — об «Анне Карениной», «Джейн Эйр» и книгах, которые она перечитывает Литературный критик Анна Наринская — об «Анне Карениной», «Джейн Эйр» и книгах, которые она перечитывает

Анна Наринская о книгах, которые манипулируют нашим сознанием

Esquire
Открыть в приложении