Маленькие Карлсоны с пропеллерами. Ученые разгадали загадку движения бактерий, на это ушло 50 лет

Ученым давно известно, что клетки животных, бактерии и археи (одноклеточные организмы) используют волокнистые придатки, называемые жгутиком, для движения. Однако то, как именно происходит этот процесс ранее оставалось загадкой для исследователей. До этого времени, пишет Science Alert.

Ученым потребовалось полвека, чтобы понять, что эволюция бактерий и архей сошлась на одном и том же месте для решения задачи по плаванию. К таким выводам пришли биофизик из Университета Вирджинии Марк Кройцбергер и его коллег.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Исследователи уже знают, как жгутики работают в клетках животных — они попросту раскачиваются из стороны в сторону, чтобы двигать свое тело. Однако жгутики бактерий и архей имеют совершенно иную форму и потому не могут передвигаться с помощью таких же движений — их "хвосты" штопороподобной формы.

В ходе исследования они изучили криоэлектронную томографию бактерий и архей, а именно молекулярную структуру их жгутиковых тканей. Ученые заметили, что крохотные спиралевидные жгутики вращаются, будто заведенные пропеллеры. И это еще не все. Ученые заметили, что "хвосты" бактерий и архей, по видимому, способны сжиматься и растягиваться, создавая различные формы, а также менять направление движений жгутиков.

Ученые также обнаружили, что и бактерии, и "хвосты" архей состоят из одних и тех же нитей белка — флагеллина. Впрочем они не были идентичными. Исследователи также обнаружили, что белковые нити могут находиться в совершенно различных состояниях — у бактерий таких состояний насчитали 11, у архей — 10. Именно сочетание этих состояний и заставляет структуру в целом скручиваться в спиральную форму и работать подобно маленькому пропеллеру. И это не смотря на отличия в структуре белка бактерий и архей.

Любопытно, что у кишечной палочки прямолинейное плавание происходит посредством вращения против часовой стрелки. Когда бактерии необходимо сменить направление вращения жгутика, силы воздействующие на "хвост" фактически меняют его структуру — несколько или одна нить из плотного пучка выкручиваются и ослабляют супер спираль. В результате это меняет режим плавания микроба — происходит кувырок с вращением хвоста вправо.

При этом подобных изменений не наблюдалось у архей. Структура их жгутиков менялась посредством изменения условий окружающей среды — например повышение соли или кислоты.

Ученые считают, что их открытие в дальнейшем позволит изучить новые технологии, основанные на таких крохотных пропеллерах, как эти жгутики.

Ранее Фокус писал о том, что ученые обнаружили самую большую в мире бактерию — она размером с ресницу.