Utvecklingen av mikrobiologi har lett till många upptäckter under de senaste decennierna. Och en av dem är särdragen i rörelsen av flagellerade bakterier. Utformningen av motorerna för dessa forntida organismer visade sig vara mycket komplex och, enligt principen för deras arbete, skiljer sig mycket från flagellerna till våra närmaste eukaryota släktingar till protozoerna. Flagellatbakteriens motor har varit den hetaste kontroversen mellan kreationister och evolutionister. Om bakterier, deras flagellmotorer och mycket mer - den här artikeln.
Allmän biologi
Till att börja med, låt oss komma ihåg vilken typ av organismer de är och vilken plats de intar i den organiska världens system på vår planet. Bakteriedomänen förenar ett stort antal encelliga prokaryota (utan en bildad kärna) organismer.
Dessa levande celler dök upp på livsscenen för nästan 4 miljarder år sedan och var de första nybyggarna på planeten. Dom ärkan ha olika former (kocker, stavar, vibrios, spiroketer), men de flesta av dem är flageller.
Var lever bakterier? Överallt. Det finns mer än 5×1030 på planeten. Det finns cirka 40 miljoner av dem i 1 gram jord, upp till 39 biljoner lever i vår kropp. De kan hittas på botten av Mariangraven, i heta "svarta rökare" på botten av haven, i Antarktis is, och du har för närvarande upp till 10 miljoner bakterier på dina händer.
Värdet är obestridligt
Trots deras mikroskopiska storlek (0,5-5 mikron) är deras totala biomassa på jorden större än biomassan från djur och växter tillsammans. Deras roll i cirkulationen av ämnen är oersättlig, och deras egenskaper hos konsumenterna (förstörare av organiskt material) tillåter inte att planeten täcks av berg av lik.
Och glöm inte patogener: pest, smittkoppor, syfilis, tuberkulos och många andra infektionssjukdomar orsakas också av bakterier.
Bakterier har hittat tillämpning i mänsklig ekonomisk verksamhet. Från livsmedelsindustrin (surmjölksprodukter, ostar, inlagda grönsaker, alkoholh altiga drycker), den gröna ekonomin (biobränslen och biogas) till cellteknik och framställning av läkemedel (vacciner, serum, hormoner, vitaminer).
Allmän morfologi
Som redan nämnts har dessa encelliga representanter för livet ingen kärna, deras ärftliga material (DNA-molekyler i form av en ring) finns i ett visst område av cytoplasman (nukleoid). Deras cell har ett plasmamembran ochen tät kapsel bildad av peptidoglykan murein. Av cellorganellerna har bakterier mitokondrier, det kan finnas kloroplaster och andra strukturer med olika funktioner.
De flesta bakterier är flageller. Den täta kapseln på cellens yta hindrar dem från att röra sig genom att förändra själva cellen, som amöbor gör. Deras flageller är täta proteinformationer av olika längder och en diameter på cirka 20 nm. Vissa bakterier har ett enda flagellum (monotrich), medan andra har två (amfitrich). Ibland är flageller ordnade i buntar (lophotrichous) eller täcker hela ytan av cellen (peritrichous).
Många av dem lever som enstaka celler, men vissa bildar kluster (par, kedjor, filament, hyfer).
Rörelsefunktioner
Flagellära bakterier kan röra sig på olika sätt. Vissa går bara framåt och ändrar riktning genom att tumla. Vissa kan rycka, medan andra rör sig genom att glida.
Bakteriell flageller fungerar inte bara som en cellulär "åra", utan kan också vara ett "boarding"-verktyg.
Tills nyligen trodde man att flagellumet från en bakterie viftar som en orms svans. Nyligen genomförda studier har visat att bakteriernas flagell är mycket mer komplicerat. Det fungerar som en turbin. Fäst på drivenheten roterar den i en riktning. Drivkraften, eller flagellmotorn hos bakterier, är en komplex molekylstruktur som fungerar som en muskel. Med skillnaden att muskeln måste slappna av efter sammandragning, och bakteriemotorn arbetar konstant.
Flagellumets nanomekanism
Utan att fördjupa oss i rörelsens biokemi, noterar vi att upp till 240 proteiner är involverade i skapandet av flagellumdrivningen, som är uppdelade i 50 molekylära komponenter med en specifik funktion i systemet.
I detta framdrivningssystem av bakterier finns det en rotor som rör sig och en stator som ger denna rörelse. Det finns en drivaxel, bussning, koppling, bromsar och gaspedalen
Denna miniatyrmotor låter en bakterie resa 35 gånger sin egen storlek på bara 1 sekund. Samtidigt, själva flagellens arbete, som gör 60 tusen varv per minut, spenderar kroppen bara 0,1 % av all energi som cellen förbrukar.
Det är också förvånande att bakterien kan ersätta och reparera alla delar av sin framdrivningsmekanism "på språng". Föreställ dig bara att du är på ett flygplan. Och tekniker byter blad på en motor som går.
Flagella vs Darwin
En motor som kan köras i hastigheter upp till 60 000 rpm, självstartande och endast använda kolhydrater (socker) som bränsle, med en anordning som liknar en elmotor - kan en sådan anordning ha utvecklats?
Det här är frågan Michael Behe, PhD, ställde sig själv 1988. Han introducerade begreppet ett irreducerbart system i biologin - ett system där alla dess delar samtidigt är nödvändiga för att säkerställa dess funktion och avlägsnande av till och meden del leder till ett fullständigt avbrott i dess funktion.
Från Darwins evolutions synvinkel sker alla strukturella förändringar i kroppen gradvis och endast framgångsrika sådana väljs ut av naturligt urval.
M. Behes slutsatser, som anges i boken "Darwin's Black Box" (1996): motorn för en flagellerad bakterie är ett odelbart system med mer än 40 delar, och frånvaron av minst en kommer att leda till en fullständig icke-funktionalitet i systemet, vilket innebär att detta system inte kunde ha kommit till genom naturligt urval.
balsam för kreationister
Skapelseteorin som presenterades av vetenskapsmannen och professorn i biologi, dekanus för fakulteten för biologiska vetenskaper vid Lehigh University of Bethlehem (USA) M. Behe väckte omedelbart uppmärksamhet från kyrkoministrar och anhängare av teorin om livets gudomliga ursprung.
År 2005 bevittnade Behe till och med en rättegång i USA, där Behe var ett vittne från anhängare av teorin om "intelligent design", som övervägde införandet av studiet av kreationism i skolor i Dover i kursen "Om pandor och människor." Processen gick förlorad, undervisningen i ett sådant ämne erkändes som i strid med den nuvarande grundlagen.
Men debatten mellan kreationister och evolutionister fortsätter idag.
