Mikrobioloogia areng on viimastel aastakümnetel toonud palju avastusi. Ja üks neist on lipuliste bakterite liikumise iseärasused. Nende iidsete organismide mootorite konstruktsioon osutus väga keerukaks ja nende tööpõhimõtte kohaselt erineb meie lähimate algloomade eukarüootsete sugulaste lipudest. Lipubakteri mootor on olnud kuumim vaidlus kreatsionistide ja evolutsionistide vahel. Bakterite, nende lipumootorite ja palju muu kohta – see artikkel.
Üldbioloogia
Alustuseks meenutagem, millised organismid need on ja millise koha nad meie planeedi orgaanilise maailma süsteemis hõivavad. Bakterite domeen ühendab tohutul hulgal üherakulisi prokarüootseid (ilma moodustunud tuumata) organisme.
Need elusrakud ilmusid eluväljale peaaegu 4 miljardit aastat tagasi ja olid planeedi esimesed asukad. Nemad onvõivad olla erineva kujuga (kokid, vardad, vibrioonid, spiroheedid), kuid enamik neist on lipukesed.
Kus bakterid elavad? Igal pool. Planeedil on rohkem kui 5×1030. 1 grammis mullas on neid umbes 40 miljonit, meie kehas elab kuni 39 triljonit. Neid võib leida Mariaani süviku põhjast, kuumadest "mustast suitsetajatest" ookeanide põhjas, Antarktika jääs ja teie kätes on praegu kuni 10 miljonit bakterit.
Väärtus on vaieldamatu
Hoolimata nende mikroskoopilisest suurusest (0,5–5 mikronit), on nende kogu biomass Maal suurem kui loomade ja taimede biomass kokku. Nende roll ainete ringluses on asendamatu ja nende tarbijaomadused (orgaanilise aine hävitajad) ei lase planeeti katta laipade mägedega.
Ja ärge unustage haigustekitajaid: katku, rõugeid, süüfilist, tuberkuloosi ja paljusid teisi nakkushaigusi põhjustavad ka bakterid.
Bakterid on leidnud rakendust inimeste majandustegevuses. Alates toiduainetööstusest (hapupiimatooted, juustud, marineeritud köögiviljad, alkohoolsed joogid), rohelisest majandusest (biokütused ja biogaas) kuni rakutehnoloogia meetodite ja ravimite tootmiseni (vaktsiinid, seerumid, hormoonid, vitamiinid).
Üldmorfoloogia
Nagu juba mainitud, pole neil elu ainuraksetel esindajatel tuum, nende pärilik materjal (DNA molekulid rõnga kujul) paikneb tsütoplasma (nukleoidi) teatud piirkonnas. Nende rakus on plasmamembraan jatihe kapsel, mille moodustab peptidoglükaan mureiin. Rakuorganellidest on bakteritel mitokondrid, seal võib esineda kloroplaste ja muid erineva funktsiooniga struktuure.
Enamik baktereid on flagellad. Tihe kapsel raku pinnal ei lase neil ringi liikuda, muutes rakku ennast, nagu seda teeb amööb. Nende lipud on erineva pikkusega ja umbes 20 nm läbimõõduga tihedad valgumoodustised. Mõnel bakteril on üks flagellum (monotrichous), teistel aga kaks (amfitrihne). Mõnikord on lipukesed paigutatud kimpudesse (lophotrichous) või katavad kogu raku pinna (peritrihaalne).
Paljud neist elavad üksikute rakkudena, kuid mõned moodustavad klastreid (paare, ahelaid, filamente, hüüfisid).
Liikumise funktsioonid
Flagellaarbakterid võivad liikuda erineval viisil. Mõned liiguvad ainult edasi ja muudavad suunda kukkudes. Mõned neist on võimelised tõmblema, teised aga liiguvad libistades.
Bakterilised lipukesed ei toimi mitte ainult rakulise "aeruna", vaid võivad olla ka "pardalemineku" tööriistaks.
Kuni viimase ajani usuti, et bakteri lipp liputab nagu mao saba. Hiljutised uuringud on näidanud, et bakterite flagellum on palju keerulisem. See töötab nagu turbiin. Ajami külge kinnitatud, pöörleb see ühes suunas. Bakterite ajam ehk flagellaarmootor on keeruline molekulaarstruktuur, mis töötab nagu lihas. Selle erinevusega, et lihas peab pärast kokkutõmbumist lõdvestuma ja bakterimootor töötab pidev alt.
Lippude nanomehhanism
Süvenemata liikumise biokeemiasse, märgime, et lipuajami loomisel osaleb kuni 240 valku, mis jagunevad 50 molekulaarseks komponendiks, millel on süsteemis spetsiifiline funktsioon.
Selles bakterite tõukejõusüsteemis on rootor, mis liigub, ja staator, mis seda liikumist tagab. Seal on veovõll, puks, sidur, pidurid ja gaasipedaalid
See miniatuurne mootor võimaldab bakteril vaid 1 sekundiga oma suurusest 35 korda suuremaks reisida. Samal ajal, lipu enda töö, mis teeb 60 tuhat pööret minutis, kulutab keha ainult 0,1% kogu energiast, mida rakk tarbib.
Üllatav on ka see, et bakter suudab "liikvel olles" kõik oma jõumehhanismi osad välja vahetada ja parandada. Kujutage vaid ette, et olete lennukis. Ja tehnikud vahetavad töötava mootori labasid.
Flagella vs Darwin
Mootor, mis suudab töötada kiirustel kuni 60 000 p/min, käivitub ise ja kasutab kütusena ainult süsivesikuid (suhkrut), millel on elektrimootoriga sarnane seade – kas selline seade oleks võinud areneda?
Selle küsimuse esitas endale 1988. aastal PhD Michael Behe. Ta tutvustas bioloogias taandamatu süsteemi kontseptsiooni - süsteemi, milles kõik selle osad on samaaegselt vajalikud selle toimimise tagamiseks ja isegi süsteemi eemaldamiseks.üks osa põhjustab selle toimimise täieliku häire.
Darwini evolutsiooni seisukoh alt toimuvad kõik keha struktuurimuutused järk-järgult ja ainult edukad valitakse välja loodusliku valiku teel.
M. Behe järeldused, mis on esitatud raamatus "Darwini must kast" (1996): lipustunud bakteri mootor on enam kui 40 osast koosnev jagamatu süsteem ja vähem alt ühe puudumine toob kaasa süsteemi täielik mittefunktsionaalsus, mis tähendab, et see süsteem ei oleks saanud tekkida loodusliku valiku kaudu.
Palsam kreatsionistidele
Teadlase ja bioloogiaprofessori, Petlehemi (USA) Lehighi ülikooli bioloogiateaduskonna dekaani M. Behe esitletud loomisteooria äratas kohe kirikuteenijate ja kiriku toetajate tähelepanu. elu jumaliku päritolu teooria.
Aastal 2005 oli Behe isegi tunnistajaks kohtuasjale USA-s, kus Behe oli tunnistajaks "intelligentse disaini" teooria pooldajatele, kes kaalusid kreatsionismi uurimise juurutamist. Doveri koolid kursusel "Pandadest ja inimestest". Protsess läks käest, sellise aine õpetamine tunnistati kehtiva põhiseadusega vastuolus olevaks.
Kuid debatt kreatsionistide ja evolutsionistide vahel jätkub täna.
