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 носить кожу летом и не париться (во всех смыслах) – рассказывает стилист Как носить кожу летом и не париться (во всех смыслах) – рассказывает стилист

Как носить кожу летом и не испытывать дискомфорт

Cosmopolitan
Запускал стартапы, чтобы побороть тревожность: история Питера Левелса, который поставил цель сделать 12 сервисов за год Запускал стартапы, чтобы побороть тревожность: история Питера Левелса, который поставил цель сделать 12 сервисов за год

Кто такой Питер Левелс и как он запустил 12 стартапов?

VC.RU
“Я не лысею!”: Мак-Конахи, Бекхэм и другие звезды, которые пересадили волосы “Я не лысею!”: Мак-Конахи, Бекхэм и другие звезды, которые пересадили волосы

Знаменитости, которые внезапно обзавелись роскошными шевелюрами

Cosmopolitan
Астрономы нашли кольцеобразную галактику в ранней Вселенной Астрономы нашли кольцеобразную галактику в ранней Вселенной

Астрономы обнаружили в каталогах наблюдений крупную кольцеобразную галактику

N+1
Входить осторожно: как создать и защитить свои личные границы Входить осторожно: как создать и защитить свои личные границы

Личные границы помогут сделать жизнь комфортнее и счастливее

РБК
Диктор зло: как пропаганда на радио помогла осуществить геноцид в Руанде Диктор зло: как пропаганда на радио помогла осуществить геноцид в Руанде

Как пропаганда помогла убить за 100 дней от 500 тысяч до 1 миллиона человек

Esquire
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
Virgin Orbit впервые запустила ракету-носитель LauncherOne с самолета Virgin Orbit впервые запустила ракету-носитель LauncherOne с самолета

Компания Virgin Orbit впервые запустила ракету-носитель LauncherOne

N+1
Нейросеть научили определять черты «Большой пятерки» по лицу Нейросеть научили определять черты «Большой пятерки» по лицу

Этот алгоритм позволяет узнать черты характера человека по фото

N+1
«Непонятно, как такое кино продавать зрителю». Режиссер «Папа, сдохни» о провале на родине и  успехе на Западе «Непонятно, как такое кино продавать зрителю». Режиссер «Папа, сдохни» о провале на родине и  успехе на Западе

Кирилл Соколов рассуждает, как находить деньги и зарабатывать на авторском кино

Forbes
Почему нам нужно больше «милоты» Почему нам нужно больше «милоты»

Любоваться котятами и щенками — не только нормально, но и полезно!

Psychologies
Сенсоры холода помогли дрозофилам с полезной ленью Сенсоры холода помогли дрозофилам с полезной ленью

Благодаря ним мухи отреагировали на длительные изменения условий

N+1
10 трудностей, которые автомобилисты испытывают во время карантина 10 трудностей, которые автомобилисты испытывают во время карантина

Проблемы с пропусками, закрытые автосалоны и другие неприятности

РБК
Настоящая миссия компании: как она укрепляет бизнес и как сформулировать свою Настоящая миссия компании: как она укрепляет бизнес и как сформулировать свою

Способ, с помощью которого можно создать миссию для своей компании

VC.RU
«Я обалдел от масштаба «трагедии»»: стилист Киркорова пришел в шок от его одежды «Я обалдел от масштаба «трагедии»»: стилист Киркорова пришел в шок от его одежды

Стилист Филиппа Киркорова рассказал о первом рабочем дне у артиста

Cosmopolitan
«Падшие ангелы», монеты и евробонды: во что во время пандемии вкладывают деньги миллионеры «Падшие ангелы», монеты и евробонды: во что во время пандемии вкладывают деньги миллионеры

Состоятельные клиенты не долго находились в состоянии шока от падения рынков

Forbes
Несторианство: не «Богородица», а «Христородица» Несторианство: не «Богородица», а «Христородица»

Арианские распри утихли, но появились новые — о Боге-Сыне в человеке Иисусе

Weekend
Надежда Толоконникова: «В России человек любого пола должен уметь постоять за себя» Надежда Толоконникова: «В России человек любого пола должен уметь постоять за себя»

Участница Pussy Riot о новом сингле «Нож» и домашнем насилии

Maxim
Тяжелее, когда легче: неочевидные последствия похудения Тяжелее, когда легче: неочевидные последствия похудения

Какие трудности могут возникнуть после достижения желанного результата

Psychologies
Бананы, песок и пчёлы: 10 ресурсов на грани исчезновения Бананы, песок и пчёлы: 10 ресурсов на грани исчезновения

Без этих ресурсов наша жизнь станет гораздо труднее

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
ICQ, Prisma, ЖЖ и другие: как чувствуют себя некогда популярные сервисы ICQ, Prisma, ЖЖ и другие: как чувствуют себя некогда популярные сервисы

Вы удивитесь, но некоторые из этих приложений еще работают

VC.RU
Тихий убийца отношений и два способа его победить Тихий убийца отношений и два способа его победить

Рутина — убийца отношений, которого мы замечаем слишком поздно

Psychologies
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
Физики пообещали Венере суперионный лед Физики пообещали Венере суперионный лед

Модификация льда-VII может быть более распространенной, чем считалось ранее

N+1
Восточные практики для детей: это возможно? Восточные практики для детей: это возможно?

Можно ли мотивировать ребенка на занятия оздоравливающей восточной практикой?

Psychologies
Как сделать свой мозг стрессоустойчивым: 6 техник, которые работают Как сделать свой мозг стрессоустойчивым: 6 техник, которые работают

Стань хозяином своего душевного равновесия

Playboy
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
Материал будущего: из космической отрасли в ваш дом Материал будущего: из космической отрасли в ваш дом

Пенополиуретан всё чаще заменяет традиционные материалы в строительстве

Популярная механика
Открыть в приложении