Mikrobiologijos raida pastaraisiais dešimtmečiais atnešė daug atradimų. Ir vienas iš jų – žvynuotų bakterijų judėjimo ypatumai. Šių senovės organizmų variklių konstrukcija pasirodė labai sudėtinga ir pagal jų darbo principą labai skiriasi nuo mūsų artimiausių pirmuonių eukariotinių giminaičių žvynelių. Žvynelinės bakterijos variklis buvo karščiausias kreacionistų ir evoliucionistų ginčas. Apie bakterijas, jų variklius ir dar daugiau – šis straipsnis.
Bendroji biologija
Pradžioje prisiminkime, kokie jie yra organizmai ir kokią vietą jie užima mūsų planetos organinio pasaulio sistemoje. Bakterijų domenas vienija daugybę vienaląsčių prokariotinių (be susiformavusio branduolio) organizmų.
Šios gyvos ląstelės gyvybės scenoje pasirodė beveik prieš 4 milijardus metų ir buvo pirmieji planetos naujakuriai. Jie yragali būti įvairių formų (kokiai, strypai, vibrionai, spirochetos), tačiau dauguma jų yra žvyneliai.
Kur gyvena bakterijos? Visur. Planetoje yra daugiau nei 5×1030. 1 grame dirvožemio jų yra apie 40 milijonų, mūsų organizme gyvena iki 39 trilijonų. Jų galima rasti Marianos įdubos dugne, karštuose „juoduosiuose rūkaliuose“vandenynų dugne, Antarktidos lede, o šiuo metu jūsų rankose yra iki 10 milijonų bakterijų.
Vertė nenuginčijama
Nepaisant jų mikroskopinio dydžio (0,5–5 mikronai), bendra jų biomasė Žemėje yra didesnė nei gyvūnų ir augalų biomasė kartu paėmus. Jų vaidmuo medžiagų apyvartoje yra nepakeičiamas, o vartotojų (organinių medžiagų naikintojų) savybės neleidžia planetai uždengti lavonų kalnais.
Ir nepamirškite apie ligų sukėlėjus: marą, raupus, sifilį, tuberkuliozę ir daugelį kitų infekcinių ligų sukelia ir bakterijos.
Bakterijos rado pritaikymą žmonių ūkinėje veikloje. Pradedant maisto pramone (rūgpienio produktai, sūriai, marinuotos daržovės, alkoholiniai gėrimai), žalioji ekonomika (biokuras ir biodujos) iki ląstelių inžinerijos metodų ir vaistų (vakcinų, serumų, hormonų, vitaminų) gamybos.
Bendroji morfologija
Kaip jau minėta, šie vienaląsčiai gyvybės atstovai neturi branduolio, jų paveldima medžiaga (DNR molekulės žiedo pavidalu) yra tam tikroje citoplazmos (nukleoido) srityje. Jų ląstelė turi plazminę membraną irtanki kapsulė, suformuota peptidoglikano mureino. Iš ląstelių organelių bakterijos turi mitochondrijas, gali būti chloroplastų ir kitų įvairias funkcijas atliekančių struktūrų.
Dauguma bakterijų yra žvyneliai. Tvirta kapsulė ląstelės paviršiuje neleidžia joms judėti, nes keičia pačią ląstelę, kaip tai daro ameba. Jų žvyneliai yra tankūs įvairaus ilgio b altyminiai dariniai, kurių skersmuo apie 20 nm. Kai kurios bakterijos turi vieną žiogelį (monotrichas), o kitos turi dvi (amfitrichas). Kartais žvyneliai yra išsidėstę ryšuliais (lophotrichous) arba dengia visą ląstelės paviršių (peritrichous).
Daugelis jų gyvena kaip pavieniai langeliai, tačiau kai kurie sudaro grupes (poras, grandines, gijas, hifus).
Judėjimo ypatybės
Vėliavos bakterijos gali judėti įvairiais būdais. Kai kurie juda tik į priekį, o kryptį keičia sukdami. Kai kurie gali trūkčioti, o kiti juda slysdami.
Bakterinės vėliavėlės veikia ne tik kaip ląstelių „irklas“, bet ir gali būti „įlipimo“įrankis.
Dar visai neseniai buvo manoma, kad bakterijos žiogelis banguoja kaip gyvatės uodega. Naujausi tyrimai parodė, kad bakterijų žvyneliai yra daug sudėtingesni. Veikia kaip turbina. Pritvirtintas prie pavaros, sukasi viena kryptimi. Bakterijų variklis arba žvynelinis variklis yra sudėtinga molekulinė struktūra, kuri veikia kaip raumuo. Su tuo skirtumu, kad po susitraukimo raumuo turi atsipalaiduoti, o bakterijų variklis veikia nuolat.
Žylyklės nanomechanizmas
Nesigilinant į judėjimo biochemiją, pastebime, kad kuriant žiuželių pavarą dalyvauja iki 240 b altymų, kurie yra suskirstyti į 50 molekulinių komponentų, turinčių specifinę funkciją sistemoje.
Šioje bakterijų varomojoje sistemoje yra judantis rotorius ir šį judėjimą užtikrinantis statorius. Yra kardaninis velenas, įvorė, sankaba, stabdžiai ir akceleratoriai
Šis miniatiūrinis variklis leidžia bakterijai per 1 sekundę nukeliauti 35 kartus daugiau, nei ji pati. Tuo pačiu metu, veikiant pačiam žvyneliui, kuris daro 60 tūkstančių apsisukimų per minutę, kūnas išleidžia tik 0,1% visos ląstelės suvartojamos energijos.
Taip pat stebina tai, kad bakterija gali pakeisti ir pataisyti visas savo varymo mechanizmo dalis „kelyje“. Įsivaizduokite, kad esate lėktuve. Ir technikai keičia veikiančio variklio mentes.
Flagella prieš Darviną
Variklis, galintis veikti iki 60 000 aps./min., savaime užsivedantis ir kaip degalus naudojant tik angliavandenius (cukrų), turintis į elektros variklį panašų įrenginį – ar toks įrenginys galėjo išsivystyti?
Šį klausimą 1988 m. sau uždavė mokslų daktaras Michaelas Behe. Jis į biologiją įvedė neredukuojamos sistemos sąvoką – sistemą, kurioje visos jos dalys vienu metu būtinos jos veikimui užtikrinti ir netgi pašalintiviena dalis sukelia visišką jos veikimo sutrikimą.
Darvino evoliucijos požiūriu visi struktūriniai kūno pokyčiai vyksta palaipsniui ir tik sėkmingi atrenkami natūralios atrankos būdu.
M. Behe išvados, išdėstytos knygoje „Darvino juodoji dėžė“(1996): suragėjusios bakterijos variklis yra nedaloma sistema, susidedanti iš daugiau nei 40 dalių, o jei jos nebus bent vienos. visiškas sistemos nefunkcionalumas, o tai reiškia, kad ši sistema negalėjo atsirasti natūralios atrankos būdu.
Balzamas kreacionistams
Kūrybos teorija, kurią pristatė mokslininkas ir biologijos profesorius, Betliejaus Lehigh universiteto (JAV) Biologijos mokslų fakulteto dekanas M. Behe, iškart patraukė bažnyčios tarnų ir rėmėjų dėmesį. dieviškosios gyvybės kilmės teorija.
2005 m. Behe netgi buvo teismo proceso liudininkas Jungtinėse Amerikos Valstijose, kur Behe buvo „protingo dizaino“teorijos šalininkų liudininkas, nagrinėjantis kreacionizmo tyrimo pradžią. Doverio mokyklose kurse „Apie pandas ir žmones“. Procesas buvo prarastas, tokio dalyko mokymas pripažintas prieštaraujančiu galiojančiai konstitucijai.
Tačiau diskusijos tarp kreacionistų ir evoliucionistų tęsiasi ir šiandien.
