Как выглядят роторы и статоры микробов?
Ученым впервые удалось получить высококачественные трехмерные снимки биологических двигателей естественного происхождения
DailyTechInfo по материалам Gizmodo: These Are the First-Ever High-Res Images of Naturally Occuring Biological Motors
Ученым уже очень давно известно, что некоторые виды бактерий и других микроорганизмов имеют хвосты, называемые жгутиками, движение которых позволяет им перемещаться вперед. Но до последнего времени никому не удавалось выяснить во всех подробностях то, что же именно приводит в движение эти части тел бактерий. И только недавно исследователи из Имперского колледжа в Лондоне, возглавляемые Морганом Биби (Morgan Beeby), при помощи технологии электронной криотомографии (electron cryotomography) получили первые в истории высококачественные снимки двигателей естественного происхождения, которые чем-то напоминают современные двигательные установки и состоят из множества различных движущихся «деталей».
Суть технологии электронной криотомографии заключается в размещении образцов, охлажденных до криогенной температуры, под раструб электронного микроскопа. Неподвижность молекулярной структуры при такой температуре позволяет получить снимки под различными углами и создать на их основе трехмерную модель даже самого сложного молекулярного образования.
В своих исследованиях ученые использовали в качестве образцов бактерии различных видов и, как оказалось, каждый вид бактерий обладает уникальным биологическим двигателем, обличающимся от двигателей других бактерий формой, величиной, сложностью структуры, мощностью, величиной вращающего момента, скоростью вращения и другими параметрами.
Рисунок из статьи Beeby et al. Diverse high-torque bacterial flagellar motors
assemble wider stator rings using a conserved protein scaffold (PNAS, 2016) – ВМ.
Единственной общей чертой всех биологических двигателей является система неподвижных молекулярных колец, своего рода эквивалент статора обычного электрического двигателя. Этот молекулярный «статор» и позволяет двигателю вырабатывать вращающий момент, который передается на крутящиеся органы бактерий – своего рода пропеллеры, толкающие их вперед.
Некоторые из бактерий имеют «статоры» достаточно больших размеров, что позволяет им вырабатывать большую мощность и крутящий момент. Самый большой «статор» можно увидеть у бактерии Campylobacter, он в два раза больше, чем «статор» бактерии вида Salmonella, а вырабатываемой этим двигателем мощности достаточно для того, чтобы бактерия могла двигаться внутри кишечника живого организма.
Полученные учеными снимки служат разоблачением ошибочного представления о том, что подобные биологические машины невероятно сложны. Теперь же, имея информацию о строении биологических двигателей естественного происхождения, ученые, работающие в области наноробототехники, могут создавать свои собственные биодвигатели, обладающие необходимыми им размерами, скоростью вращения, мощностью и другими характеристиками.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
21.03.2016