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
Известный эксперт по серийным убийцам построил карьеру на лжи. Он лгал о своих достижениях и о том, что его невесту убил маньяк Известный эксперт по серийным убийцам построил карьеру на лжи. Он лгал о своих достижениях и о том, что его невесту убил маньяк

Расследование о Стефане Бургуане показало, что он лгал о своих достижениях

Esquire
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
10 физических явлений на кухне: увидеть своими глазами 10 физических явлений на кухне: увидеть своими глазами

Кухня — отличная возможность наглядно объяснить физику

Популярная механика
Для вечеринок и секса: как креативная студия из Калифорнии создала защитный костюм для жизни после карантина Для вечеринок и секса: как креативная студия из Калифорнии создала защитный костюм для жизни после карантина

Micrashell — высокотехнологичный защитный костюм будущего

Forbes
Никаких больше поцелуев: как во время пандемии продолжают снимать один из самых долгих сериалов в истории Никаких больше поцелуев: как во время пандемии продолжают снимать один из самых долгих сериалов в истории

Как продолжается производство одного из самых длительных сериалов в истории

Forbes
Пять звезд в чистом поле: как в России построили первый с советских времен аэропорт Пять звезд в чистом поле: как в России построили первый с советских времен аэропорт

Как появился Ростовский Платов и почему не все авиакомпании могут здесь садиться

Forbes
Ничего, кроме правды Ничего, кроме правды

Начало лета – самое время еще раз напомнить тебе об опасности УФ-излучения

Cosmopolitan
Фильмы про выживание, основанные на реальных событиях: 11 лучших картин Фильмы про выживание, основанные на реальных событиях: 11 лучших картин

Фильмы про выживание — зрелище не для слабонервных

Playboy
Эксперты — о скандале вокруг Регины Тодоренко и ее фильме Эксперты — о скандале вокруг Регины Тодоренко и ее фильме

Мнение экспертов про инцидент с Региной Тодоренко и ее новое видео

РБК
Пример для подражания: Нюта Федермессер Пример для подражания: Нюта Федермессер

Учредитель фонда «Вера» о том, кому следует работать в хосписах

Cosmopolitan
Курица мисо Курица мисо

Еда с Еленой Чекаловой

Weekend
Карен Уайт: Ночь, когда огни погасли Карен Уайт: Ночь, когда огни погасли

Отрывок из романа Карен Уайт «Ночь, когда огни погасли»

СНОБ
Фильмы 1945-го: какие картины показывали в год Победы и почему они изменили советский кинематограф Фильмы 1945-го: какие картины показывали в год Победы и почему они изменили советский кинематограф

Хроника кинопремьер военных лет

СНОБ
Дань памяти: как ищут пропавших без вести солдат Великой Отечественной Дань памяти: как ищут пропавших без вести солдат Великой Отечественной

В болотной трясине и под дерном до сих пор скрыта память о жестоких сражениях

Популярная механика
«В России любят миловать»: как Регина Тодоренко потеряла десятки миллионов рублей, но завоевала тысячи новых подписчиков «В России любят миловать»: как Регина Тодоренко потеряла десятки миллионов рублей, но завоевала тысячи новых подписчиков

Как быстрые и правильные шаги помогли Регине Тодоренко восстановить репутацию

Forbes
На Луне нашли неожиданно много улетучивающегося углерода На Луне нашли неожиданно много улетучивающегося углерода

На Луне обнаружено нечто действительно странное

Популярная механика
Главные коллекции XXI века Главные коллекции XXI века

Коллекции, которые могли бы войти в учебник истории моды XXI века

Weekend
Появится ли в России честная ипотека? Появится ли в России честная ипотека?

Обязанность оплаты ипотечной страховки теперь будет лежать на кредиторах

Forbes
Следовать за мечтой Следовать за мечтой

Наталья и Мурад Османн — не только красивая семейная пара, но и бренд

OK!
«Я не повторю ошибок моих родителей»: как при таком подходе не наломать дров «Я не повторю ошибок моих родителей»: как при таком подходе не наломать дров

Воспитывая нас, родители допустили немало ошибок

Psychologies
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
10 легендарных вечеринок 10 легендарных вечеринок

10 легендарных вечеринок, которые не всегда были про музыку или танцы

Esquire
Замена масла в АКП, вариаторе, «роботе». Почему это нужно делать Замена масла в АКП, вариаторе, «роботе». Почему это нужно делать

Для долгой работы коробок в «автоматах» нужно регулярно менять масло

РБК
Далеко не первая Далеко не первая

Если ты выбрала «мужчину с прошлым», в браке будет маячить призрак его бывшей

Cosmopolitan
Соцсети и карьера: как вести аккаунты, чтобы найти работу Соцсети и карьера: как вести аккаунты, чтобы найти работу

Что и как постить, если вы претендуете на хорошую вакансию

РБК
Пузырьки газа помогли материалу для 3D-печати расшириться в 40 раз Пузырьки газа помогли материалу для 3D-печати расшириться в 40 раз

Американские химики разработали новый расширяющийся материал для 3D-печати

N+1
Как хорошо выглядеть во время видеоконференций: 5 простых советов Как хорошо выглядеть во время видеоконференций: 5 простых советов

Совещания в Zoom новой реальностью. Как им соответствовать внешне?

Esquire
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
Оружие XX века: артиллерия Оружие XX века: артиллерия

ЗИС-3 стала самым массовым орудием Второй мировой

Популярная механика
Открыть в приложении