Zo školy nás učili, že baktérie sú čisto prírodným javom a neoddeliteľnou, starodávnou súčasťou zemskej biosféry. Aj poprední vedci tomu pevne veria.
Koncom 20. storočia však niektorí vedci, ako napríklad biochemik V. P. Skulačev a ďalší, prezentovali zaujímavé a neočakávané výsledky výskumu. Práce akademika Skulačeva opisujú fakty o bakteriálnych nanomotoroch a molekulárnych motoroch. Baktéria sa pohybuje rotáciou bičíka, ktorý je pripojený k bazalnému teliesku (motoru) v bunkovej membráne.
Princíp fungovania tohto zariadenia je nasledovný.
Rotor motora je poháňaný prúdom iónov, ktoré sa rútia z okolitého prostredia do bakteriálnej bunky cez špecializované proteínové kanály. Potenciál vytvorený na membráne poskytuje vysokú intenzitu elektrického poľa (približne 200 kV/cm), čo spôsobuje rotáciu tohto biologického mechanizmu. Nanometrové proteínové krúžky bazálneho telieska, ktoré zabezpečujú rotáciu tuhého špirálovitého vlákna, fungujú ako ložisko.
Elektrónové mikrofotografie z toho obdobia po prvýkrát jasne ukázali, že základňa bičíka nie je jednoducho zabudovaná do bunky, ale má komplexnú rotorovú štruktúru zloženú z proteínových komplexov, čo potvrdzuje prítomnosť „statora“ a „rotora“.
Proteínové krúžky fungujú ako ložiská a tesnenia, ktoré držia rotujúcu tyč (hriadeľ vrtule) v bunkovej stene bez straty tesnenia. Samotný pevný špirálovitý bičík, zložený z proteínového flagelínu, funguje ako skrutka. Funguje ako Archimedova skrutka. Tento mechanizmus je jedným z energeticky najúčinnejších elektromotorov v prírode.
Vedci vo svojej práci prezentovali mikrofotografie a schematické nákresy nanomotorov z rôznych baktérií a ich technická presnosť je jednoducho ohromujúca.
Bakteriálny motor pracuje s využitím protónového (alebo sodíkového) potenciálu. Ióny prechádzajú kanálmi v statore a spôsobujú rotáciu rotora. Účinnosť tohto nanomotora sa blíži k 100 % a jeho rýchlosť otáčania môže dosiahnuť 100 000 ot./min, čo umožňuje baktériám efektívne sa pohybovať vo viskóznom vodnom prostredí.
Motor má tiež vlastné palivo. Funguje na protónový pohon. Bunka neustále pumpuje kladne nabité protóny smerom von a vytvára tam vysokú koncentráciu. Atómy sa snažia vrátiť dovnútra a tento prúd, prechádzajúci cez statory, ich roztáča ako voda v mlynskom kolese.
Každú sekundu prejde cez tieto proteínové turbíny viac ako 2 000 protónov. Toto je „životná sila“ – elektrický prúd, ktorý poháňa všetky živé veci. Ak sa tento prúd zastaví, čo i len na chvíľu, baktérie navždy zamrznú.
Ale ako tento kolos mení rýchlosť a smer? Ukazuje sa, že baktérie majú svoju vlastnú „prevodovku“. Keď sa podmienky zhoršia, v bunke sa aktivuje chemický senzor a špeciálny proteín s názvom CheY sa pripojí k motoru. To spustí reťazovú reakciu: proteíny v C-krúžku okamžite zmenia tvar. Celý motor sa v milisekundách prekonfiguruje, ozubené kolesá začnú tlačiť na druhú stranu krúžku a rotácia sa prepne z dopredu na dozadu.
Štúdia ukazuje, že bakteriálne bičíky môžu počas otáčania nahradiť časti svojho rotora (pohyblivej časti motora).
Výsledky štúdie boli publikované v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences. Zahŕňajú fotografie baktérií vybavených elektromotormi s trojlistými vrtuľami a guľôčkovými ložiskami na hriadeli vrtule.
Väčšina vedcov však len zalapala po dychu a žasla nad týmto „úžasným prírodným javom“. Mohla takáto zložitosť vzniknúť spontánne? Ako vidíme, baktérie sú mimoriadne zložité nanostroje.
V kontaminovanom svete je všetko riadené zvonku, prostredníctvom nespočetných légií mikrostrojov implantovaných do biosféry. Táto implementácia umožnila dosiahnuť úplnú kontrolu nad výnosmi plodín vďaka využitiu baktérií žijúcich v pôde a rastlinách.
V. P. Skulačev
Preložil: OZ Biosféra www.biosferaklub.info