Людям, далеким от микробиологии, бактерии кажутся чрезвычайно примитивными, не интересными для серьезного рассмотрения. Действительно, что может быть загадочного в одной-единственной клетке, из которой состоят эти микроорганизмы? На самом деле, все намного сложнее, и британский ученый Морган Биби со своей командой смогли это доказать.
Направление исследований
Ученых заинтересовал способ передвижения бактерий в жидкости – жгутики мельчайших размеров, которые вращаются под действием соответствующих размеров «моторчиков». Потрясает, что речь идет о десятках нанометров.
Группа энтузиастов-профессионалов из лондонского Имперского колледжа впервые решила изучить процессы передвижения, технические особенности механизма и его использования бактерией. Для изучения использовался метод моделирования в трехмерном пространстве в сочетании с результатами проведенных ранее исследований ДНК. Благодаря этому удалось установить, каким образом развивались «моторы» крохотных бактерий.
Также использовался метод криоэлектронной микроскопии, позволяющий внутри еще живой клетки заморозить молекулярные структуры. Этот новейший перспективный метод разработан Жаком Дубоше, Ричардом Хендерсоном и Иоахимом Франком, удостоенных за него Нобелевской премией в прошлом году. И вот его использование становится основой для новых важных открытий. В данном случае изобретение позволило визуально исследовать молекулярные структуры под разными углами.
Принципы движения бактерий
Результаты оказались крайне неожиданными: система движения полностью подобна обычным техническим устройствам. В наличии есть ротор, который вращается, и статор, находящийся в неподвижном состоянии. У различных бактерий статоры отличаются по структуре: чем она сложнее, тем быстрее получается движение.
У самых простых видов статор состоит только из 12 деталей, в то время как у более развитых количество деталей достигает 17. Проверив древние виды микроорганизмов, ученые обнаружили, что именно у них наименьшее количество деталей. Скорее всего, это говорит о постепенной эволюции этих видов.
Дальше стало еще интереснее. Создавая «семейное дерево» исследуемых микроорганизмов, ученые обнаружили, что структуры с большим количеством деталей имеют дополнительные элементы. Внешне они напоминают каркасы, достаточно сильные, чтобы удерживать на себе большое количество деталей. Это позволяет значительно ускорять движение ротора, а значит, и соединенного с ним жгута.
Удивительное единообразие
Белки в составе бактерий разные, группы исследуемых организмов тоже разные, а вот тенденции развития обнаруженных структур оказались одинаковыми. Как такое возможно?
Морган Биби уверен, что в данном случае имеет место так называемая конвергентная эволюция. В некоторых случаях появление определенного прогресса настолько необратимо, что оно появляется вне зависимости от видовых различий. Дополнительные структуры, обнаруженные учеными, крайне необходимы для надежной установки большего числа деталей, а это количество – для получения большей скорости плаванья в жидком пространстве.
Подобные случаи не одиночны, так, например, появился кофеин в растительных организмах, а у гребневиков развилась нервная система. Однако для получения длинной шеи у жирафа должны пройти тысячелетия, и с каждым столетием изменения практически не заметны. У бактерий же век значительно короче, поэтому их прогресс более значительный, обнаружить его легче. Конечно, владея современными технологиями и знаниями.
Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.
Загрузка...
