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
Мини-оргазм со скоростью 150 км/ч: тайны человеческого чихания Мини-оргазм со скоростью 150 км/ч: тайны человеческого чихания

Чихать полезно для здоровья, а еще полезно знать механизмы этого процесса

Популярная механика
6 способов защиты от болезни Альцгеймера 6 способов защиты от болезни Альцгеймера

Есть полезные привычки, которые помогут сохранить ясность ума

Psychologies
10 малоизвестных аварий на АЭС и утечек радиации 10 малоизвестных аварий на АЭС и утечек радиации

Аварии на АЭС, которые организации попытались скрыть

Популярная механика
Проявить внимание Проявить внимание

Снимки, сделанные в СССР и России с конца 1940-х до наших дней

Esquire
Что смотреть: вспоминаем все серии «Форсажа» от худшей к лучшей Что смотреть: вспоминаем все серии «Форсажа» от худшей к лучшей

«Форсаж» — главная киноэпопея XXI века для мальчиков

Maxim
Как стать императрицей и не облажаться: каким получился сериал «Великая» с Эль Фаннинг о восхождении Екатерины II Как стать императрицей и не облажаться: каким получился сериал «Великая» с Эль Фаннинг о восхождении Екатерины II

Сериал «Великая» об императрице Екатерине II — очень черная комедия

Esquire
У ребенка аллергия: что делать? У ребенка аллергия: что делать?

Аллерголог-иммунолог отвечает на вопросы о детской аллергии

Мама и малыш
Зилс спасения Зилс спасения

Фантасмагорический рассказ Павла Пепперштейна

Vogue
Елена Ржевская: Записки военного переводчика Елена Ржевская: Записки военного переводчика

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

СНОБ
Как понять, что у подростка депрессия: 11 признаков Как понять, что у подростка депрессия: 11 признаков

Как родители могут помочь подростку чувствовать себя лучше?

Psychologies
7 кинозвезд-преступников 7 кинозвезд-преступников

Великие актеры способны на большее, чем превышение скорости и неуплата налогов

Maxim
Треска с петрушкой Треска с петрушкой

Треска — твердыня в мире, где все только рушилось, расползалось, гнило и горело

Weekend
Вам стоит обратить внимание на бойца Петра Яна Вам стоит обратить внимание на бойца Петра Яна

Россиянин Петр Ян – сильный игрок в UFC

GQ
Смазывание колес войны между СССР и гитлеровской Германией Смазывание колес войны между СССР и гитлеровской Германией

Отрывок из книги Роджера Мурхауса "Дьявольский союз"

СНОБ
Апокалипсис Дрездена: дуэли «ковровых бомбардировок» Апокалипсис Дрездена: дуэли «ковровых бомбардировок»

Одна из самых спорных и противоречивых военных операций Второй мировой

Популярная механика
На ближайшем к Земле коричневом карлике нашли облачные слои На ближайшем к Земле коричневом карлике нашли облачные слои

На коричневом карлике Luhman 16A существуют облачные слои, схожие с юпитерскими

N+1
Они тебя похудеют: рейтинг самых полезных фитнес-блогеров Они тебя похудеют: рейтинг самых полезных фитнес-блогеров

Рейтинг блогеров, чей контент по праву можно назвать полезным

Cosmopolitan
Рестайлинг в СССР. Как могли выглядеть советские автомобили Рестайлинг в СССР. Как могли выглядеть советские автомобили

Проекты, которые могли изменить автопром СССР

РБК
Правила жизни Боба Дилана Правила жизни Боба Дилана

Правила жизни великого поп-музыканта Боба Дилана

Esquire
Топ-5 комичных ситуаций, произошедших на хоккейных матчах Топ-5 комичных ситуаций, произошедших на хоккейных матчах

Надевай шлем, коньки и наслаждайся невероятными историями с видеоповторами

Maxim
Лучшие друзья девушек и инвестбанкиров: стоит ли вкладывать деньги в предметы роскоши в кризис Лучшие друзья девушек и инвестбанкиров: стоит ли вкладывать деньги в предметы роскоши в кризис

Стоит ли прямо сейчас вкладываться в драгоценности или винтажные часы?

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

Стань хозяином своего душевного равновесия

Playboy
Стул Филиппа Старка и столы из мусора: 5 примеров экологичного дизайна Стул Филиппа Старка и столы из мусора: 5 примеров экологичного дизайна

В умелых руках и мусор может стать объектом коллекционирования

РБК
Пусть цветут все цветы Пусть цветут все цветы

Зачем мать пятерых детей стала президентом Специальной Олимпиады России

Tatler
«Кодекс общежития»: как основатели Skyeng не сломались на старте «Кодекс общежития»: как основатели Skyeng не сломались на старте

Компания Skyeng смогла преодолеть несколько кризисов и не развалиться

Forbes
Сериал «Светила»: Ева Грин, астрология и золотая лихорадка Сериал «Светила»: Ева Грин, астрология и золотая лихорадка

На «Амедиатеке» вышел сериал, в котором без 100 грамм не разберешься точно

GQ
Львиная доля Львиная доля

Анатолий Цой — о том, каково быть в шкуре Льва

OK!
Почему исследования в пользу «жаворонков» в корне не верны Почему исследования в пользу «жаворонков» в корне не верны

Книга, где развенчиваются мифы о «жаворонках» и «совах»

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

Какие трудности могут возникнуть после достижения желанного результата

Psychologies
Открыть в приложении