Utviklingen av mikrobiologi har brakt mange oppdagelser de siste tiårene. Og en av dem er særegenhetene ved bevegelsen av flagellerte bakterier. Utformingen av motorene til disse eldgamle organismene viste seg å være veldig kompleks, og i henhold til prinsippet for deres arbeid er den veldig forskjellig fra flagellene til våre nærmeste eukaryote slektninger til protozoene. Motoren til flagellatbakterien har vært den heteste kontroversen mellom kreasjonister og evolusjonister. Om bakterier, deres flagellmotorer og mye mer - denne artikkelen.
Generell biologi
Til å begynne med, la oss huske hva slags organismer de er og hvilken plass de inntar i systemet av den organiske verden på planeten vår. Bakteriedomenet forener et stort antall encellede prokaryote (uten en dannet kjerne) organismer.
Disse levende cellene dukket opp på livets scene for nesten 4 milliarder år siden og var de første nybyggerne på planeten. De erkan ha forskjellige former (kokker, stenger, vibrioer, spiroketter), men de fleste av dem er flageller.
Hvor bor bakterier? Over alt. Det er mer enn 5×1030 på planeten. Det er omtrent 40 millioner av dem i 1 gram jord, opptil 39 billioner lever i kroppen vår. De kan bli funnet på bunnen av Marianergraven, i varme "svarte røykere" på bunnen av havene, i isen på Antarktis, og du har for tiden opptil 10 millioner bakterier på hendene.
Verdien er ubestridelig
Til tross for deres mikroskopiske størrelse (0,5-5 mikron), er deres totale biomasse på jorden større enn biomassen til dyr og planter til sammen. Deres rolle i sirkulasjonen av stoffer er uerstattelig, og deres egenskaper til forbrukere (ødeleggere av organisk materiale) tillater ikke at planeten blir dekket med fjell av lik.
Og ikke glem patogener: pest, kopper, syfilis, tuberkulose og mange andre infeksjonssykdommer er også forårsaket av bakterier.
Bakterier har funnet anvendelse i menneskelig økonomisk aktivitet. Fra næringsmiddelindustrien (surmelkprodukter, oster, syltede grønnsaker, alkoholholdige drikker), grønn økonomi (biodrivstoff og biogass) til celleteknologiske metoder og produksjon av legemidler (vaksiner, serum, hormoner, vitaminer).
Generell morfologi
Som allerede nevnt, har ikke disse encellede representantene for livet en kjerne, deres arvelige materiale (DNA-molekyler i form av en ring) er lokalisert i et bestemt område av cytoplasmaet (nukleoid). Cellen deres har en plasmamembran ogen tett kapsel dannet av peptidoglykan murein. Av celleorganellene har bakterier mitokondrier, det kan være kloroplaster og andre strukturer med ulike funksjoner.
De fleste bakterier er flageller. Den tette kapselen på overflaten av cellen hindrer dem i å bevege seg rundt ved å endre selve cellen, slik amøber gjør. Deres flageller er tette proteinformasjoner av forskjellige lengder og en diameter på omtrent 20 nm. Noen bakterier har en enkelt flagell (monotrik), mens andre har to (amfitrik). Noen ganger er flageller ordnet i bunter (lophotrichous) eller dekker hele overflaten av cellen (peritrichous).
Mange av dem lever som enkeltceller, men noen danner klynger (par, kjeder, filamenter, hyfer).
Bevegelsesfunksjoner
Flagellar-bakterier kan bevege seg på forskjellige måter. Noen beveger seg bare fremover, og endrer retning ved å tumle. Noen er i stand til å rykke, mens andre beveger seg ved å skli.
Bakterielle flageller fungerer ikke bare som en mobil "åre", men kan også være et "boarding"-verktøy.
Inntil nylig ble det antatt at flagellen til en bakterie logrer som en slangehale. Nyere studier har vist at flagellumet av bakterier er mye mer komplisert. Den fungerer som en turbin. Festet til stasjonen roterer den i én retning. Drivenheten, eller flagellmotoren til bakterier, er en kompleks molekylær struktur som fungerer som en muskel. Med den forskjellen at muskelen må slappe av etter sammentrekning, og bakteriemotoren jobber konstant.
Nanomechanism of the flagellum
Uten å fordype oss i bevegelsens biokjemi, legger vi merke til at opptil 240 proteiner er involvert i dannelsen av flagell-drevet, som er delt inn i 50 molekylære komponenter med en spesifikk funksjon i systemet.
I dette fremdriftssystemet av bakterier er det en rotor som beveger seg og en stator som sørger for denne bevegelsen. Det er en drivaksel, foring, clutch, bremser og gass
Denne miniatyrmotoren lar en bakterie reise 35 ganger sin egen størrelse på bare 1 sekund. Samtidig, arbeidet til selve flagellen, som gjør 60 tusen omdreininger per minutt, bruker kroppen bare 0,1 % av all energien som cellen forbruker.
Det er også overraskende at bakterien kan erstatte og reparere alle delene av fremdriftsmekanismen «på farten». Tenk deg at du er på et fly. Og teknikere skifter blader på en motor som går.
Flagella vs Darwin
En motor som kan kjøre i hastigheter opp til 60 000 o/min, selvstarte og kun bruke karbohydrater (sukker) som drivstoff, ha en enhet som ligner på en elektrisk motor – kunne en slik enhet ha utviklet seg?
Dette er spørsmålet Michael Behe, PhD, stilte seg selv i 1988. Han introduserte i biologien konseptet om et irreduserbart system - et system der alle dets deler er samtidig nødvendige for å sikre driften, og fjerning avén del fører til en fullstendig forstyrrelse av dens funksjon.
Fra Darwins evolusjonssynspunkt skjer alle strukturelle endringer i kroppen gradvis, og bare vellykkede blir valgt ut av naturlig utvalg.
M. Behes konklusjoner, nedfelt i boken "Darwin's Black Box" (1996): motoren til en flagellert bakterie er et udelelig system på mer enn 40 deler, og fraværet av minst én vil føre til en fullstendig ikke-funksjonalitet av systemet, noe som betyr at dette systemet ikke kunne ha blitt til gjennom naturlig utvalg.
balsam for kreasjonister
Skapelsesteorien presentert av vitenskapsmannen og professoren i biologi, dekan ved fakultetet for biologiske vitenskaper ved Lehigh University of Bethlehem (USA) M. Behe vakte umiddelbart oppmerksomheten til kirkeministre og tilhengere av teorien om livets guddommelige opphav.
I 2005 var Behe til og med vitne til et søksmål i USA, der Behe var et vitne fra tilhengerne av teorien om "intelligent design", som vurderte innføringen av studiet av kreasjonisme i skoler i Dover i kurset "Om pandaer og mennesker." Prosessen gikk tapt, undervisningen i et slikt emne ble anerkjent som i strid med gjeldende grunnlov.
Men debatten mellom kreasjonister og evolusjonister fortsetter i dag.
