Мотор бактерии заменяет свои части на ходу

Новое исследование показывает, что жгутики бактерий – молекулярный поворотный двигатель, ставший символом движения разумного замысла – могут заменять части своего ротора (движущаяся часть двигателя) во время его вращения. Результаты исследования, проведенного в Оксфордском университете, были опубликованы в журнале «Записки национальной академии наук»1 и стали главной темой комментариев, сделанных в этом же журнале Майклом Д. Мэнсоном из Техасского сельскохозяйственного и машиностроительного университета2.

Проведенные ранее исследования показали, что части стационарной части мотора (статора) могут заменяться, пока сам жгутик вращается, но то, что может заменяться и ротор, ученым было неизвестно. «Замещение элемента ротора намного удивительнее, чем замещение статора, поскольку до этого нам уже было известно о том, что ряд комплексов статора может заменяться, пока двигатель работает», - отметили ученые из Оксфордского университета. Вот, что говорится в кратком обзоре исследования:

«Большинство биологических процессов совершается мультипротеиновыми комплексами. Несмотря на то, что эти комплексы традиционно описываются как статические единицы, сегодня появились данные о том, что их компоненты могут быть очень динамичными и постоянно обмениваться с клеточными группами... Этот процесс приводится в действие трансмембранным ионным потоком через кольцо статорных комплексов, которые давят на центральный ротор. Двигатель Escherichia coli изменяет направление движения стохастически в ответ на связывание регулятора реакции CheY с переключателем ротора FliM. Нам многое известно о структуре статического двигателя, но только сейчас мы начинаем понимать динамику его различных компонентов... Мы показываем, что ~30 FliM-молекул на двигатель находятся в двух отдельных популяциях: одна тесно связана с двигателем, а вторая совершает стохастический оборот... Во многих отношениях двигатель бактериального жгутика представляет собой прототипную макромолекулярную установку, и наши результаты могут пролить еще больше света на функциональную значимость оборота протеинов в других крупных молекулярных комплексах».

«Двигатель бактериального жгутика – одна из наиболее сложных биологических наномашин», - такими словами начинается статья под редакцией Говарда Берга (Гарвард), ученого, который одним из первых начал заниматься исследованием жгутиков. С помощью специальных методов получения изображения команда исследователей из Оксфордского университета смогла распознать компоненты ротора, который совершает динамичный оборот в пределах 30-40 секунд. Этот оборот может быть следствием текущего ремонта двигателя, либо же он может иметь функциональное значение. Например, он может участвовать в переключении вращения с нормальных оборотов против часовой стрелки на случающееся время от времени «переворачивание» по часовой стрелке, которое бактерия совершает, когда следует по химическому пути. У E. coli, у которой насчитывается от 4 до 8 жгутиков, оборот может быть частью синхронизации жгутиков, однако ученые еще не знают этого точно. По-видимому, передача сигналов из окружающей среды также задействована в обороте, так как регулятор реакции в пути передачи сигнала во время хемотаксиса «также необходим для осуществления умеренного FliM-оборота в наших экспериментах», – отметили исследователи. И хотя не ясно, является она триггером или побочным продуктом переключения от нормального типа к переворачивающему типу, это очень интересная связь: «Данная работа является прямым доказательством зависимого от сигнала динамичного обмена компонентов системы переключателя в функционирующих двигателях жгутиков, что увеличивает вероятность участия оборота в механизме передачи сигнала».

Майкл Мэнсон прокомментировал эти данные в журнале «Записки национальной академии наук»2, сообщая дополнительные интересные подробности о бактериальных жгутиках: «Жгутиковый двигатель – первое обнаруженное биологическое поворотное устройство» (Берг, 1973)». Далее он отметил: «Жгутик вращается со скоростью от нескольких сотен до >1,000 оборотов в секунду в зависимости от вида бактерии». Он предоставил список деталей, схему поперечного разреза, а также описал механизмы вращения и работы жгутика. «Рост жгутика уменьшается с длиной, а поврежденные жгутики способны регенерироваться», - продолжает ученый. «Развернутые субъединицы флагеллина (белок жгутиков) проникают через полый центр жгутика и собираются на его дистальном конце. В длине одного жгутика помещается несколько клеток, и они довольно хрупкие; им просто необходима динамичная природа. Каждый жгутиковый двигатель функционирует на протяжении жизни своей клетки». Мэнсон описал, как протоны проходят через Mot-комплексы (части статора), а затем связываются с ротором, а также то, как эти комплексы должны быть прочно сцеплены с клеточной стенкой, чтобы выдерживать огромный вращающий момент, возложенный на них двигателем: «Высокий вращающий момент, необходимый для того, чтобы повернуть жгутик под огромным грузом, требует, чтобы Mot-комплексы были прочно присоединены к клеточной стенке». Но «даже, несмотря на такое прочное фиксирование, статор является удивительно динамичным». Другие исследования показывают, что части Mot-белка также совершают быстрый переворот – и это при периоде полураспада в 30 секунд.

Относительно данных, полученных командой ученых из Оксфордского университета, Мэнсон сказал: «Обмен частями в статоре и роторе может быть просто рутинным ремонтом, а скопления 18 FliM-молекул могут представлять собой устройства хранения, а не промежуточные комплексы сборки. Таким образом, авторы с осторожностью делают предположение о том, участвует ли FliM-оборот в переключательной функции C кольца, подчёркивая, что обмен FliM-субъединиц может быть либо причиной, либо следствием изменения работы двигателя». Но когда Мэнсон с нетерпением ожидал новых данных в этой области исследования жгутиков и других молекулярных механизмов, он наиболее высоко оценил именно этот особый механизм: «Подобного рода исследования, несомненно, помогут раскрыть новые тайны внутренней работы изысканного молекулярного механизма двигателя жгутиков».

---

1. Делалез и др. Зависимый от сигналов оборот переключательного протеина FliM бактериального жгутика // Записки национальной академии наук. Статья опубликована он-лайн перед выходом в печать 24 мая 2010 г., doi: 10.1073/pnas.1000284107. Вернуться к тексту.
2. Майкл Д. Мэнсон Динамичные двигатели для бактериальных жгутиков // Записки национальной академии наук. Статья вышла в печать 11 июня 2010 г., doi: 10.1073/pnas.1006365107. Вернуться к тексту.

И снова мы можем заявить: «Эти авторы ничего не сказали об эволюции!». Если всё в биологии имеет смысл только в невидимом свете эволюционного обмана, то где же был господин Дарвин? Это он лежит в кровати, снова мучаясь от боли в животе? Приготовьте ему разумно сотворенный куриный бульон и оставьте его в покое. Мы получаем огромное удовольствие от того, что в этом случае инженерия и биология объединились с механизмом на молекулярном уровне. Перед нами яркий пример того, как во время работы двигателя, возможно, происходит ремонт, а если это не ремонт, то перед нами функциональная операция, которая включает динамичный обмен частей, в то время как двигатель вращается со скоростью более 60 тыс. оборотов в минуту! Бактерии вовсе не нужно становиться на ремонт; её ремонтная бригада может починить всё на ходу. Только представьте, что необходимо было бы сделать для замены лопастей на бортовом моторе во время его вращения. Более того, вообразите, что этот процесс автоматизирован и имеет обратную связь с внешним окружением. Разве можно построить нечто подобное? В систему жгутика беспрерывно поступают FliM-части. Очевидно, существует своего рода промежуточный склад, где части хранятся и могут в любой момент быть использованы, а затем что-то направляет их в нужное место. Слишком упрощенная схема Мэнсона показывает часть, присоединяющуюся к лопасти ротора, которая может быть точкой крепления для FliM-молекул, чтобы они могли замениться во время перемены направления. Как бы это ни происходило, это совершается удивительным образом.

Вы заметили, что Мэнсон умолчал об очень важной детали? «Обмен частями в статоре и роторе может быть просто рутинным ремонтом, а скопления 18… молекул может быть устройствами хранения...». Что он сказал? Ремонт! Устройства хранения! Не стоит забывать, что мы говорим о бактерии. Это жизнь, протекающая в грязной воде. Это так, словно мы проходим мимо грязной лужи и говорим: «Где-то здесь, во тьме, может происходить обычное автоматическое управление и контрольные операции с роботизированным программным обеспечением, а закорючки могут быть гигабайтами сети хранения данных с быстрой способностью восстанавливаться. Ну, да ладно. О, да, еще здесь действует ремонтная бригада, которая может заменить лопасти на бортовом двигателе на ходу!».

Представьте, речь идет о клетках, которые, как считалось во времена Дарвина, состоят из недифференцированных желеобразных шариков. Из-за того, что эволюционисты не нашли лучшего слова для их описания, они дали клеткам неприличное пантеистическое название «протоплазма» (первое живое вещество). Каждому, кто продолжает так думать, несмотря на все открытия молекулярной биологии, должно быть стыдно. Эволюция отсутствует в этих статьях, потому что она не в состоянии ничего объяснить. Она процветала в другую эпоху, в другое время, когда обрюзгшие, империалистические, помешанные на прогрессе викторианцы, не знали ничего лучшего. Сегодня за окном век информации. Единственная теория со своей терминологией, концепциями и поясняющими материалами, способная объяснить данные, которыми так изобилует инженерия, механизмы и язык управления, - это теория разумного замысла.

Источник- www.crev.info