1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Джгутикові бактерії – опис, особливості, цікаві факти

Джгутикові бактерії – опис, особливості, цікаві факти

Розвиток мікробіології принесло в останні десятиліття безліч відкриттів. І одне з них – це особливості руху джгутикових бактерій. Пристрій двигунів цих найдавніших організмів виявилося дуже складним і за принципом своєї роботи дуже відрізняється від джгутиків наших найближчих еукаріотичних родичів найпростіших.

Навколо двигуна джгутикової бактерії розгорілися найзапекліші суперечки між креаціоністами і еволюціоністами. Про бактеріях, їх джгутикових моторах і про багато іншого – ця стаття.

Загальна біологія

Для початку згадаємо, що це за організми і яке місце вони займають в системі органічного світу на нашій планеті. Домен Bacteria об’єднує величезна кількість одноклітинних прокаріотів (без оформленого ядра) організмів.

Ці живі клітини з’явилися на арені життя майже 4 мільярди років тому і були першими поселенцями планети. Вони можуть бути самої різної форми (коки, палички, вібріони, спірохети), але більшість з них – джгутикові.

Де живуть бактерії? Скрізь. На планеті їх мешкає понад 5 × 1030. У 1 грамі ґрунту їх налічується близько 40 мільйонів, в нашому організмі живе до 39 трильйонів. Їх можна зустріти на дні Маріанської западини, в гарячих «чорних курців» на дні океанів, в льодах Антарктиди, а на ваших руках в даний момент знаходиться до 10 мільйонів бактерій.

Незважаючи на мікроскопічні розміри (0,5-5 мкм) їх загальна біомаса на Землі більше, ніж біомаса тварин і рослин, разом узятих. Їх роль в круговороті речовин незамінна, а їх властивості консументов (руйнівників органіки) не дозволяють планеті покритися горами трупів.

Ну і не варто забувати про патогенність: збудниками чуми, віспи, сифілісу, туберкульозу і безлічі інших інфекційних захворювань теж є бактерії.

Бактерії знайшли застосування і в господарській діяльності людини. Починаючи від харчової промисловості (кисломолочні продукти, сири, квашені овочі, алкогольні напої), «зелену» економіку (біопаливо і біогаз) до методів клітинної інженерії і виробництва лікарських препаратів (вакцини, сироватки, гормони, вітаміни).

Загальна морфологія

Як вже говорилося, у цих одноклітинних представників життя немає ядра, їх спадковий матеріал (молекули ДНК у вигляді кільця) розташовані в певній ділянці цитоплазми (нуклеоїд). Клітка їх має плазматичну мембрану і щільну капсулу, утворену пептідогліканов муреїн. З клітинних органел у бактерій є мітохондрії, можуть бути хлоропласти і інші структури з різними функціями.

Більшість бактерій – джгутикові. Щільна капсула на поверхні клітини не дозволяє їм пересуватися за допомогою зміни самої клітини, як це роблять амеби. Їх джгутики – це щільні білкові утворення різної довжини і діаметром близько 20 нм. Одні бактерії мають єдиний джгутик (монотрихи), у інших їх два (амфітріхі). Іноді джгутики розташовані пучками (лофотрихи) або ж покривають всю поверхню клітини (перитрихи).

Багато з них живуть у вигляді поодиноких клітин, але деякі утворюють скупчення (пари, ланцюжки, філаменти, гіфи).

Особливості руху

Джгутикові бактерії можуть рухатися по-різному. Одні рухаються тільки вперед, а напрямок змінюють шляхом перекидання. Деякі здатні до посмикування, інші пересуваються шляхом ковзання.

Джгутики бактерій виконують функції не тільки клітинного «весла», але можуть бути і «абордажні» знаряддям.

Зовсім донедавна вважали, що джгутик бактерії виляє як хвіст у змії. Останні дослідження показали, що джгутик бактерій влаштований куди складніше. Він працює як турбіна. Приєднаний до приводу, він обертається в одному напрямку. Привід, або джгутиковий мотор бактерії, – це складна молекулярна структура, яка працює як м’яз. З тією відмінністю, що м’яз після скоєння стиснення повинна розслаблятися, а мотор бактерії працює постійно.

Наномеханізм роботи джгутика

Аби не заглиблюватися в біохімію руху, відзначимо, що в створенні приводу джгутика беруть участь до 240 білків, які діляться на 50 молекулярних складових з певною функцією в системі.

У цій рухової системі бактерії є ротор, який рухається, і статор, який забезпечує цей рух. Є приводний вал, втулка, зчеплення, гальма і прискорювачі

Цей мініатюрний двигун дозволяє бактерії здійснювати переміщення на відстані в 35 разів більші, ніж її власний розмір всього лише за 1 секунду. При цьому на роботу самого джгутика, що здійснює 60 тисяч обертів на хвилину, організм витрачає всього 0,1% всієї енергії, яку витрачає клітина.

Дивно ще й те, що всі запчастини свого рухового механізму бактерія може замінювати і ремонтувати «на ходу». Просто уявіть, що ви летите в літаку. А техніки змінюють лопаті працюючого мотора.

Джгутикова бактерія проти Дарвіна

Двигун, здатний працювати зі швидкістю до 60 000 оборотів в хвилину, самочінящійся і використовує у вигляді палива всього лише вуглеводи (цукру), що має пристрій схожий на електричному двигуну – чи могло таке пристрій виникнути в процесі еволюції?

Саме це питання поставив собі в 1988 році доктор біологічних наук Майкл Біхі. Він ввів в біологію поняття нескоротного системи – системи, в якій всі її частини одночасно необхідні для забезпечення її роботи, а видалення хоч однієї частини призводить до повного порушення її функціонування.

З позиції еволюції Дарвіна, всі структурні зміни в організмі відбуваються поступово і відбираються природним відбором тільки успішні.

Висновки М. Біхі, викладені в книзі «Чорний ящик Дарвіна» (1996): двигун джгутикової бактерії – неподільна система з більш ніж 40 частин, і відсутність хоч однієї призведе до повної дисфункції системи, а значить, ця система не могла відбутися шляхом природного відбору .

Бальзам для креаціоністів

Теорія створення в викладі вченого і професора біології, декана факультету біологічних наук в Ліхайском університеті Бетлехемі (США) М. Біхі відразу привернула увагу служителів церкви і прихильників теорії божественного походження життя.

У 2005 році в США навіть відбувся судовий процес, де Біхі виступав свідком з боку прихильників теорії «розумного дизайну», на якому розглядалося питання введення в школах Дувра вивчення креаціонізму на курсі «Про панд і людей». Процес був програний, викладання такого предмета визнали таким, що суперечить конституції.

Але суперечки креаціоністів і еволюціоністів тривають і сьогодні.

ПОДІЛИТИСЯ: