Маленькі Карлсони з пропелерами. Вчені розгадали загадку руху бактерій, на це пішло 50 років

Вченим давно відомо, що клітини тварин, бактерії та археї (одноклітинні організми) використовують волокнисті придатки, які називають джгутиком, для руху. Однак те, як саме відбувається цей процес, раніше залишалося загадкою для дослідників. До цього часу, пише Science Alert.

Вченим знадобилося півстоліття, щоб зрозуміти, що еволюція бактерій та архей зійшлася на тому самому місці для вирішення завдання з плавання. Таких висновків дійшли біофізик з Університету Вірджинії Марк Кройцбергер та його колега.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Дослідники вже знають, як джгутики працюють у клітинах тварин — вони просто розгойдуються з боку на бік, щоб рухати своє тіло. Однак джгутики бактерій та архей мають зовсім іншу форму і тому не можуть пересуватися за допомогою таких самих рухів — їх "хвости" штопороподібної форми.

Під час дослідження вони вивчили кріоелектронну томографію бактерій та архей, а саме молекулярну структуру їх джгутикових тканин. Вчені помітили, що крихітні спіралеподібні джгутики обертаються, наче заведені пропелери. І це ще не все. Вчені помітили, що "хвости" бактерій і архей, мабуть, здатні стискатися і розтягуватися, створюючи різні форми, а також змінювати напрямок рухів джгутиків.

Вчені також виявили, що і бактерії, і "хвости" архей складаються з тих самих ниток білка — флагеліну. Втім, вони не були ідентичними. Дослідники також виявили, що білкові нитки можуть перебувати в абсолютно різних станах — у бактерій таких станів нарахували 11, у архей — 10. Саме поєднання цих станів і змушує структуру загалом скручуватись у спіральну форму та працювати подібно до маленького пропелера. І це не дивлячись на відмінності у структурі білка бактерій та архей.

Цікаво, що у кишкової палички прямолінійне плавання відбувається у вигляді обертання проти годинникової стрілки. Коли бактерії необхідно змінити напрям обертання джгутика, сили, що впливають на "хвіст", фактично змінюють його структуру — кілька або одна нитка з щільного пучка викручуються і послаблюють суперспіраль. В результаті це змінює режим плавання мікроба — відбувається перекид із обертанням хвоста вправо.

При цьому таких змін не спостерігалося в археях. Структура їх джгутиків змінювалася за допомогою зміни умов навколишнього середовища, наприклад, підвищення солі або кислоти.

Вчені вважають, що їх відкриття надалі дозволить вивчити нові технології, що базуються на таких крихітних пропелерах, як ці джгутики.

Раніше Фокус писав про те, що вчені виявили найбільшу у світі бактерію — вона розміром з вією.