Vedci vyriešili 50-ročnú záhadu: Ako sa pohybujú baktérie?
Výskum z University of Virginia odhaľuje tajomstvá bakteriálneho bičíka, zloženého z jediného proteínu.
Približne päť desaťročí sa výskumníci z celého sveta pokúšali zistiť, ako sa baktérie pohybujú. Túto záhadu sa konečne podarilo vyriešiť vedcom z University of Virginia.
Už predchádzajúcim výskumom sa podarilo zistiť, že pohyb baktérií umožňujú dlhé vlákna, ktoré baktéria vytvaruje do špirály. Táto štruktúra následne slúži ako vrtuľa, ktorá posúva baktériu vpred. Ako presne toto baktérie dokážu však ostávalo záhadou, pretože tieto provizórne vrtule tvorí jediný proteín.
Pomocou kryogenickej elektrónovej mikroskopie dokázali vedci zvláštnu štruktúru preskúmať na škále jednotlivých atómov. Vo svojej práci autori vysvetľujú, že modely štruktúr, ktoré baktérie používajú na pohyb síce existovali už 50 rokov, no sú nesprávne. Štruktúra slúžiaca na pohyb sa nazýva flagellum a skladá sa z tisícov menších častí, ktoré sú rovnaké. Zároveň nejde o flexibilnú štruktúru, pretože ohybný bičík by baktérii pohyb znemožnil. Baktérie potrebujú pevnú špirálovitú štruktúru.
Baktérie ale nie sú jediné, ktoré majú flagellum, alebo inak aj bičík. Táto bunková štruktúra slúži na pohyb celého taxónu organizmov s názvom bičíkovce. Pomáha tiež niektorým mnohobunkovcom. V prípade baktérií však existuje rozdiel v správaní tejto štruktúry.
Pri jednobunkových alebo mnohobunkových organizmoch sa pohyb bičíka generuje pozdĺž celej jeho štruktúry. V prípade baktérií je pohyb rotačný a generuje sa pomocou motorového komplexu v jeho prednej časti.
Neprehliadnite
Baktérie zároveň nemajú bičíky pokryté cytoplazmickou membránou. Na dĺžku má približne 20 mikrometrov a hrúbku 20 nanometrov. Pomocou bičíka dokáže baktéria prekonať približne 10 dĺžok svojho tela za jednu sekundu. Vedci predpokladajú, že sa počet bičíkov baktérie mení podľa prostredia, v ktorom sa nachádza.
Podobné štruktúry
Flagellum sa skladá z jediného proteínu, ktorý dokáže existovať v 11 rozličných skupenstvách. Na to, aby mohlo vzniknúť pohybové ústrojenstvo baktérie, musí existovať mimoriadne presná kombinácia týchto skupenstiev. Chvost baktérie sa líši od podobných štruktúr, ktoré má napríklad archaea. Ide o jednobunkový organizmus, ktorý možno nájsť na tých najextrémnejších miestach planéty, či už na dne oceánu, alebo vriacich kyselinových jazierkach.
V oboch prípadoch však organizmy vytvoria špirálovitý bičík, čo vedci označujú ako príklad konvergentnej evolúcie. Na Zemi existuje množstvo organizmov, ktoré sa nezávisle od seba dostali k podobným charakteristikám. Príkladom môže byť schopnosť letu, ktorú majú ako netopiere, tak vtáky, no mechanizmus, ktorý im let umožňuje, je pri týchto dvoch tvoroch odlišný. Vedci usudzujú, že baktérie a archaea si vyvinuli špirálovitý bičík odlišnými spôsobmi.
„Ide o druh biologickej štruktúry, ktorý sa vyvinul pred miliardami rokov. Z toho hľadiska sa 50 rokov, kým sme tieto chvosty pochopili, nezdá až tak veľa,“ vysvetľuje Edward Egelman, autor novej štúdie.
Egelman je expertom v oblasti elektrónovej mikroskopie a jeho predchádzajúca práca mu zaistila vstup do americkej Národnej akadémie vied.
Komentáre