Dezvoltarea microbiologiei a adus multe descoperiri în ultimele decenii. Și una dintre ele este particularitățile mișcării bacteriilor flagelate. Designul motoarelor acestor organisme antice sa dovedit a fi foarte complex și, conform principiului muncii lor, este foarte diferit de flagelul celor mai apropiate rude ale noastre eucariote ale protozoarelor. Motorul bacteriei flagelate a fost cea mai fierbinte controversă între creaționiști și evoluționiști. Despre bacterii, motoarele lor flagelare și multe altele - acest articol.
Biologie generală
Pentru început, să ne amintim ce fel de organisme sunt și ce loc ocupă în sistemul lumii organice de pe planeta noastră. Domeniul Bacterii unește un număr imens de organisme procariote unicelulare (fără nucleu format).
Aceste celule vii au apărut pe scena vieții în urmă cu aproape 4 miliarde de ani și au fost primii coloniști ai planetei. Suntpot fi de diferite forme (coci, bastonașe, vibrioni, spirochete), dar majoritatea sunt flageli.
Unde trăiesc bacteriile? Pretutindeni. Există mai mult de 5×1030 pe planetă. Există aproximativ 40 de milioane de ei într-un gram de sol, până la 39 de trilioane trăiesc în corpul nostru. Ele pot fi găsite în fundul șanțului Marianelor, în „fumătorii negri” fierbinți de pe fundul oceanelor, în gheața Antarcticii și în prezent aveți până la 10 milioane de bacterii pe mâini.
Valoarea este incontestabilă
În ciuda dimensiunii lor microscopice (0,5-5 microni), biomasa lor totală de pe Pământ este mai mare decât biomasa animalelor și plantelor combinate. Rolul lor în circulația substanțelor este de neînlocuit, iar proprietățile lor de consumatori (distrugători de materie organică) nu permit ca planeta să fie acoperită cu munți de cadavre.
Și nu uitați de agenții patogeni: ciuma, variola, sifilisul, tuberculoza și multe alte boli infecțioase sunt, de asemenea, cauzate de bacterii.
Bacterii și-au găsit aplicație în activitatea economică umană. Pornind de la industria alimentară (produse cu lapte acru, brânzeturi, legume murate, băuturi alcoolice), economia verde (biocarburanți și biogaz) până la metode de inginerie celulară și producție de medicamente (vaccinuri, seruri, hormoni, vitamine).
Morfologie generală
Așa cum am menționat deja, acești reprezentanți unicelulari ai vieții nu au un nucleu, materialul lor ereditar (moleculele de ADN sub formă de inel) sunt situate într-o anumită zonă a citoplasmei (nucleoid). Celula lor are o membrană plasmatică șio capsulă densă formată din peptidoglican mureina. Dintre organele celulare, bacteriile au mitocondrii, pot exista cloroplaste și alte structuri cu diferite funcții.
Majoritatea bacteriilor sunt flageli. Capsula strânsă de pe suprafața celulei le împiedică să se miște prin schimbarea celulei în sine, așa cum fac amiba. Flagelii lor sunt formațiuni proteice dense, de diferite lungimi și un diametru de aproximativ 20 nm. Unele bacterii au un singur flagel (monotric), în timp ce altele au două (amphitric). Uneori, flagelii sunt aranjați în mănunchiuri (lophotricous) sau acoperă întreaga suprafață a celulei (peritricos).
Multe dintre ele trăiesc ca celule unice, dar unele formează grupuri (perechi, lanțuri, filamente, hife).
Funcții de mișcare
Bacteriile flagelare se pot mișca în moduri diferite. Unii se deplasează doar înainte și își schimbă direcția prin răsturnări. Unele sunt capabile să se zvâcnească, în timp ce altele se mișcă prin alunecare.
Flagelii bacterieni nu funcționează doar ca „vâslă”, ci pot fi și un instrument de „încărcare”.
Până de curând, se credea că flagelul unei bacterii clătina ca coada unui șarpe. Studii recente au arătat că flagelul bacteriilor este mult mai complicat. Funcționează ca o turbină. Atașat la unitate, se rotește într-o direcție. Unitatea sau motorul flagelar al bacteriilor este o structură moleculară complexă care funcționează ca un mușchi. Cu diferența că mușchiul trebuie să se relaxeze după contracție, iar motorul bacterian funcționează constant.
Nanomecanismul flagelului
Fără să ne aprofundăm în biochimia mișcării, observăm că până la 240 de proteine sunt implicate în crearea unității flagelului, care sunt împărțite în 50 de componente moleculare cu o funcție specifică în sistem.
În acest sistem de propulsie al bacteriilor, există un rotor care se mișcă și un stator care asigură această mișcare. Există un arbore de transmisie, bucșă, ambreiaj, frâne și acceleratoare
Acest motor în miniatură permite unei bacterii să călătorească de 35 de ori propria dimensiune în doar 1 secundă. În același timp, prin munca flagelului însuși, care face 60 de mii de rotații pe minut, organismul cheltuiește doar 0,1% din toată energia pe care o consumă celula.
Este, de asemenea, surprinzător că bacteria poate înlocui și repara toate părțile mecanismului său de propulsie „din mers”. Imaginează-ți doar că ești într-un avion. Și tehnicienii schimbă lamele unui motor în funcțiune.
Flagella vs Darwin
Un motor capabil să funcționeze la viteze de până la 60.000 rpm, cu pornire automată și folosind doar carbohidrați (zahăr) drept combustibil, având un dispozitiv asemănător unui motor electric - ar fi putut un astfel de dispozitiv să fi evoluat?
Aceasta este întrebarea pe care și-a pus-o Michael Behe, dr., în 1988. El a introdus în biologie conceptul de sistem ireductibil - un sistem în care toate părțile sale sunt simultan necesare pentru a asigura funcționarea acestuia și eliminarea chiar și ao parte duce la o întrerupere completă a funcționării sale.
Din punctul de vedere al evoluției lui Darwin, toate modificările structurale ale corpului apar treptat și numai cele de succes sunt selectate prin selecție naturală.
Concluziile lui M. Behe, expuse în cartea „Darwin’s Black Box” (1996): motorul unei bacterii flagelate este un sistem indivizibil de peste 40 de părți, iar absența a cel puțin uneia va duce la o nefuncționalitate completă a sistemului, ceea ce înseamnă că acest sistem nu ar fi putut apărea prin selecție naturală.
Balsam pentru creaționi
Teoria creației prezentată de savantul și profesorul de biologie, decanul Facultății de Științe Biologice de la Universitatea Lehigh din Bethleem (SUA) M. Behe a atras imediat atenția slujitorilor bisericii și a susținătorilor teoria originii divine a vieții.
În 2005, Behe a asistat chiar la un proces în Statele Unite, unde Behe a fost martor din partea susținătorilor teoriei „designului inteligent”, care a luat în considerare introducerea studiului creaționismului în școlile din Dover la cursul „Despre panda și oameni”. Procesul s-a pierdut, predarea unei astfel de discipline a fost recunoscută ca fiind contrară actualei constituții.
Dar dezbaterea dintre creationisti si evolutionisti continua si astazi.
