Бактерии передвигаются с помощью двигателя. Он работает лучше, чем маховик автомобиля

Эта малютка толкает клетку вперед на расстояние, в десять раз превышающее ее длину, всего за одну секунду. Когда еда рядом, бактерия несется по прямой, но как только ресурсы иссякают, мотор дает реверс, заставляя клетку кувыркаться в поисках нового пути.

Долгое время сторонники теории «разумного замысла» тыкали в этот мотор пальцем, утверждая, что такая сложность не могла возникнуть сама собой. Однако с помощью и криоэлектронной микроскопии ученые пошагово разобрали этот «конструктор». Оказалось, что в основании двигателя лежит С-кольцо из 34 белков, которое вращается под действием статоров, маленьких белковых шестеренок, расположенных снаружи.

У двигателя есть и свое топливо. Мотор работает на протонной тяге. Клетка постоянно выкачивает положительно заряженные протоны наружу, создавая там высокую концентрацию. Атомы стремятся попасть обратно внутрь, и этот поток, проходя через статоры, крутит их как воду в мельничном колесе. 

Каждую секунду через эти белковые турбины проносится более 2000 протонов. Это и есть та самая «жизненная сила» — электрический ток, который питает все живое. Если этот поток остановится хотя бы на мгновение, бактерия замрет навсегда.

Но как эта махина переключает скорости и направление? Оказывается, у бактерий есть своя «коробка передач». Когда условия становятся хуже, в клетке срабатывает химический датчик, и специальный белок CheY цепляется к мотору. Это вызывает цепную реакцию: белки в С-кольце мгновенно меняют свою форму. Весь мотор перестраивается за миллисекунды, шестеренки начинают давить на другую сторону кольца, и вращение меняется с «вперед» на «назад». 

Эта удивительная, самособирающаяся, обрабатывающая сигналы и переключающая направление молекулярная машина настолько мощна и в то же время настолько компактна, что спустя миллиарды лет она все еще используется бактериями практически в каждом кишечнике и луже на Земле.