Ученые использовали высокотехнологичный микроскоп для наблюдений за быстроразмороженными белками и смогли выяснить, как двигаются бактерии и археи. Как сообщает Science alert, это оставалось загадкой для исследователей на протяжении 50 лет.
Мы давно знаем, что бактерии используют некое подобие хвоста – жгутики. Но подробности того, как это придаток получает свою закрученную форму и толкает бактерии вперед, оставались загадкой для ученых.
В клетках животных жгутики двигаются похоже на хвосты животных. Но у бактерий и архей они похожи на штопоры, которые не могут создавать тягу простым движением из стороны в сторону. Оказалось, что у них жгутики движутся наподобие микроскопического пропеллера.
В ходе исследования ученые изучали молекулярную структуру жгутиков бактерий Escherichia coli и архей Saccharolobus islandicus с помощью криоэлектронной томографией. Оказалось, что у бактерий белковые нити могут находиться в 11 различных состояниях, а архей – в 10. Сочетание этих состояний заставляет структуру в целом скручиваться в спиральную форму у обоих микробов, несмотря на различия в структуре белка.
Получившаяся структура настолько стабильна, что может выдержать напряжения кручения, сохраняя свою форму при движении. То есть, она остается стабильной до тех пор, пока жгутик не изменит направление движения.
У кишечной палочки (E. coli) прямолинейное плавание предполагает движение жгутика против часовой стрелки. Но когда бактерии меняют направление своего движения, силы, воздействующие на жгутики, изменяют его структуру, выкручивая одну или несколько нитей из плотного пучка и ослабляя суперспирали, придавая им полускрученную или завитую форму.
В результате прямое движение бактерий менялось на противоположное. Подобные изменения, связанные с направлением движения, не наблюдались у архей.
Ранее ученые из Университета Калифорнии в Сан-Диего разработали крошечных плавающих роботов, которые смогли очистить легкие мышей от бактерий, вызывающих пневмонию. Исследователи надеются, что в дальнейшем таких роботов можно будет использовать и для лечения людей.