Тайна раскрыта: ученые выяснили, как именно передвигаются бактерии
Ученые много лет пытались понять, как микроорганизмам удается перемещаться. Они знали, что у кишечной палочки и ей подобным есть специальные нитевидные, скрученные придатки, которые работают в качестве пропеллера. Однако исследователи долгое время не могли выяснить, почему они такой формы. Рассказываем, как им это удалось и как получаются эти «моторчики».
Они разглядели атомную структуру отростков
Для этого использовали особый криоэлектронный микроскоп и передовое компьютерное моделирование. Это позволило увидеть то, что было бы невозможно с применением традиционных световых приборов: ученые рассмотрели строение отростков-пропеллеров на уровне мельчайших частиц.
Это помогло им понять, как бактериям удается их создавать.
В чем же проблема?
Данные жгутики состоят из тысяч субъединиц белка, которые ничем не отличаются друг от друга. Это означает, что они должны быть полностью прямыми или совсем немного гибкими. Однако все подобные отростки имеют скрученную форму, с помощью которой возможно генерировать тягу. Эти вращающиеся, похожие на штопоры пропеллеры и подталкивают микроорганизмы вперед. Загадка заключалась в том, что, на первый взгляд, их свойства и молекулярное строение несовместимы.
Как же это работает?
Оказалось, что белок, из которого состоят жгутики, может существовать в 11 различных состояниях. Это и позволяет микроорганизмам отращивать «штопоры»: используя разнообразные формы одного и того же вещества, они перестраивают его таким образом, что формируется та самая необходимая для передвижения спиралька.
Также ученые сравнили жгутики бактерий и архей: одноклеточных организмов, которые обитают в самых экстремальных условиях на планете. Например, их можно обнаружить в кипящей кислоте или в нефти.
Несмотря на то, что формы их «моторчиков» схожи, они образовались по-разному. Отростки одноклеточных тоже состоят из белка, однако он существует только в 10 вариациях: детали их формирования различны, а результат один — нитевидный пропеллер.
Ученые пришли к выводу, что все дело в конвергентной эволюции: природа решила проблему одним и тем же способом, однако пути, которыми она этого достигла, никак не связаны. Другими словами, организмы развили их независимо друг от друга.
