Rozvoj mikrobiologie přinesl v posledních desetiletích mnoho objevů. A jednou z nich jsou zvláštnosti pohybu bičíkatých bakterií. Konstrukce motorů těchto starověkých organismů se ukázala jako velmi složitá a podle principu jejich práce se velmi liší od bičíků našich nejbližších eukaryotických příbuzných prvoků. Motor bičíkaté bakterie byl nejžhavějším sporem mezi kreacionisty a evolucionisty. O bakteriích, jejich bičíkových motorech a mnohem více - tento článek.
Obecná biologie
Pro začátek si připomeňme, jaké jsou to organismy a jaké místo zaujímají v systému organického světa na naší planetě. Doména bakterií spojuje obrovské množství jednobuněčných prokaryotických (bez vytvořeného jádra) organismů.
Tyto živé buňky se objevily na scéně života téměř před 4 miliardami let a byly prvními osadníky planety. Oni jsoumohou mít různé tvary (koky, tyčinky, vibria, spirochéty), ale většina z nich jsou bičíky.
Kde žijí bakterie? Všude. Na planetě je více než 5×1030. V 1 gramu půdy je jich asi 40 milionů, v našem těle jich žije až 39 bilionů. Lze je nalézt na dně Mariánského příkopu, v horkých „černých kuřácích“na dně oceánů, v ledu Antarktidy a v současné době máte na svých rukou až 10 milionů bakterií.
Hodnota je nepopiratelná
Navzdory jejich mikroskopické velikosti (0,5–5 mikronů) je jejich celková biomasa na Zemi větší než biomasa zvířat a rostlin dohromady. Jejich role v koloběhu látek je nezastupitelná a jejich vlastnosti konzumentů (ničiči organické hmoty) nedovolují planetu pokrýt horami mrtvol.
A nezapomeňte na patogeny: mor, neštovice, syfilis, tuberkulóza a mnoho dalších infekčních onemocnění jsou také způsobeny bakteriemi.
Bakterie našly uplatnění v lidské ekonomické činnosti. Počínaje potravinářským průmyslem (kyselé mléčné výrobky, sýry, nakládaná zelenina, alkoholické nápoje), zelenou ekonomikou (biopaliva a bioplyn) až po metody buněčného inženýrství a výrobu léků (vakcíny, séra, hormony, vitamíny).
Obecná morfologie
Jak již bylo zmíněno, tito jednobuněční zástupci života nemají jádro, jejich dědičný materiál (molekuly DNA ve formě prstence) se nachází v určité oblasti cytoplazmy (nukleoidu). Jejich buňka má plazmatickou membránu ahustá kapsle tvořená peptidoglykanem mureinem. Z buněčných organel mají bakterie mitochondrie, mohou zde být chloroplasty a další struktury s různými funkcemi.
Většina bakterií jsou bičíky. Těsná kapsle na povrchu buňky jim brání v pohybu tím, že mění samotnou buňku, jak to dělají améby. Jejich bičíky jsou husté bílkovinné útvary různé délky a průměru asi 20 nm. Některé bakterie mají jeden bičík (monotrichous), zatímco jiné mají dva (amphitrichous). Někdy jsou bičíky uspořádány do svazků (lofotrichní) nebo pokrývají celý povrch buňky (peritrichní).
Mnoho z nich žije jako jednotlivé buňky, ale některé tvoří shluky (páry, řetězce, vlákna, hyfy).
Pohybové prvky
Bičíkové bakterie se mohou pohybovat různými způsoby. Někteří se pohybují pouze vpřed a mění směr klopením. Některé jsou schopné škubnutí, zatímco jiné se pohybují klouzáním.
Bakteriální bičíky fungují nejen jako buněčné „veslo“, ale mohou být také nástrojem „nastupování“.
Donedávna se věřilo, že bičík bakterie vrtí jako hadí ocas. Nedávné studie ukázaly, že bičík bakterií je mnohem komplikovanější. Funguje to jako turbína. Připojený k pohonu se otáčí jedním směrem. Pohon nebo bičíkový motor bakterií je složitá molekulární struktura, která funguje jako sval. S tím rozdílem, že sval se po kontrakci musí uvolnit a bakteriální motor pracuje neustále.
Nanomechanismus bičíku
Aniž bychom se pouštěli do biochemie pohybu, poznamenáváme, že na tvorbě bičíkového pohonu se podílí až 240 proteinů, které jsou rozděleny do 50 molekulárních složek se specifickou funkcí v systému.
V tomto pohonném systému bakterií je rotor, který se pohybuje, a stator, který tento pohyb zajišťuje. Je zde hnací hřídel, pouzdro, spojka, brzdy a plyny
Tento miniaturní motor umožňuje bakterii cestovat 35krát větší, než je její vlastní velikost za pouhou 1 sekundu. Přitom na práci samotného bičíku, který dělá 60 tisíc otáček za minutu, tělo spotřebovává pouze 0,1 % veškeré energie, kterou buňka spotřebuje.
Je také překvapivé, že bakterie dokáže vyměnit a opravit všechny části svého pohonného mechanismu "za pochodu". Jen si představte, že jste v letadle. A technici mění lopatky běžícího motoru.
Flagella vs Darwin
Motor schopný běžet rychlostí až 60 000 ot./min., samovolně se spouští a jako palivo používá pouze sacharidy (cukr), se zařízením podobným elektromotoru – mohlo se takové zařízení vyvinout?
Toto je otázka, kterou si Michael Behe, PhD, položil v roce 1988. Do biologie zavedl pojem neredukovatelného systému - systému, ve kterém jsou všechny jeho části současně nezbytné k zajištění jeho chodu a odstranění ijedna část vede k úplnému narušení jeho fungování.
Z hlediska Darwinovy evoluce všechny strukturální změny v těle probíhají postupně a pouze ty úspěšné jsou vybírány přirozeným výběrem.
Závěry M. Behe, uvedené v knize "Darwinova černá skříňka" (1996): motor bičované bakterie je nedělitelný systém s více než 40 částmi a nepřítomnost alespoň jedné povede k úplná nefunkčnost systému, což znamená, že tento systém nemohl vzniknout přirozeným výběrem.
Balzám pro kreacionisty
Teorie stvoření v podání vědce a profesora biologie, děkana Fakulty biologických věd Lehigh University of Bethlehem (USA) M. Behe okamžitě upoutala pozornost církevních ministrů a příznivců teorie božského původu života.
V roce 2005 byl Behe dokonce svědkem soudního sporu ve Spojených státech, kde byl Behe svědkem od zastánců teorie „inteligentního designu“, kteří uvažovali o zavedení studia kreacionismu v školy v Doveru v kurzu "O pandách a lidech." Proces byl ztracen, výuka takového předmětu byla uznána jako v rozporu se současnou ústavou.
Ale debata mezi kreacionisty a evolucionisty pokračuje i dnes.
