Razvoj mikrobiologije je v zadnjih desetletjih prinesel številna odkritja. In ena izmed njih so posebnosti gibanja flageliranih bakterij. Zasnova motorjev teh starodavnih organizmov se je izkazala za zelo zapleteno in se po principu njihovega dela zelo razlikuje od bičkov naših najbližjih evkariontskih sorodnikov protozojev. Motor flagellate bakterije je bila najbolj vroča polemika med kreacionisti in evolucionisti. O bakterijah, njihovih flagelnih motorjih in še marsičem - ta članek.
Splošna biologija
Za začetek se spomnimo, kakšni organizmi so in kakšno mesto zavzemajo v sistemu organskega sveta na našem planetu. Domena Bacteria združuje ogromno enoceličnih prokariotskih (brez oblikovanega jedra) organizmov.
Te žive celice so se pojavile na prizorišču življenja pred skoraj 4 milijardami let in so bile prvi naseljenci planeta. soso lahko različnih oblik (koki, paličice, vibriji, spirohete), vendar so večinoma bičevci.
Kje živijo bakterije? Povsod. Na planetu je več kot 5×1030. V 1 gramu zemlje jih je približno 40 milijonov, v našem telesu živi do 39 bilijonov. Najdete jih na dnu Marianskega jarka, v vročih "črnih kadilcih" na dnu oceanov, v ledu Antarktike, trenutno pa imate na rokah do 10 milijonov bakterij.
Vrednost je nesporna
Kljub njihovi mikroskopski velikosti (0,5-5 mikronov), je njihova skupna biomasa na Zemlji večja od biomase živali in rastlin skupaj. Njihova vloga pri kroženju snovi je nenadomestljiva, njihove lastnosti konzumentov (uničevalcev organskih snovi) pa ne dopuščajo, da bi planet prekrili z gorami trupel.
In ne pozabite na povzročitelje bolezni: kugo, črne koze, sifilis, tuberkulozo in številne druge nalezljive bolezni povzročajo tudi bakterije.
Bakterije so našle uporabo v človeški gospodarski dejavnosti. Od živilske industrije (kisli mlečni izdelki, siri, vložena zelenjava, alkoholne pijače), zelenega gospodarstva (biogoriva in bioplin) do metod celičnega inženiringa in proizvodnje zdravil (cepiva, serumi, hormoni, vitamini).
Splošna morfologija
Kot že omenjeno, ti enocelični predstavniki življenja nimajo jedra, njihov dedni material (molekule DNK v obliki obroča) se nahajajo na določenem območju citoplazme (nukleoid). Njihova celica ima plazemsko membrano ingosta kapsula, ki jo tvori peptidoglikanski murein. Od celičnih organelov imajo bakterije mitohondrije, lahko so kloroplasti in druge strukture z različnimi funkcijami.
Večina bakterij je flagel. Tesna kapsula na površini celice preprečuje njihovo premikanje s spreminjanjem same celice, kot to počnejo amebe. Njihovi flageli so goste beljakovinske tvorbe različnih dolžin in premera približno 20 nm. Nekatere bakterije imajo en sam biček (monotrih), druge pa dva (amfitrih). Včasih so flagele razporejene v snope (lofotriho) ali pokrivajo celotno površino celice (peritriho).
Mnogi od njih živijo kot posamezne celice, nekatere pa tvorijo skupine (pari, verige, filamenti, hife).
Funkcije gibanja
Bakterije bičev se lahko premikajo na različne načine. Nekateri se premikajo samo naprej in spremenijo smer z vrtenjem. Nekateri se lahko trzajo, drugi pa se premikajo z drsenjem.
Bakterijske flagele ne delujejo le kot celično "veslo", ampak so lahko tudi orodje za "vkrcanje".
Do nedavnega je veljalo, da se biček bakterije maha kot kačji rep. Nedavne študije so pokazale, da je flagelum bakterij veliko bolj zapleten. Deluje kot turbina. Pritrjen na pogon se vrti v eno smer. Pogon ali flagelarni motor bakterij je zapletena molekularna struktura, ki deluje kot mišica. S to razliko, da se mora mišica po kontrakciji sprostiti, bakterijski motor pa deluje neprestano.
Nanomehanizem biča
Ne da bi se poglabljali v biokemijo gibanja, ugotavljamo, da je pri ustvarjanju pogona flagelluma vključenih do 240 beljakovin, ki so razdeljene na 50 molekularnih komponent s specifično funkcijo v sistemu.
V tem pogonskem sistemu bakterij je rotor, ki se premika, in stator, ki zagotavlja to gibanje. Obstaja pogonska gred, puša, sklopka, zavore in plini
Ta miniaturni motor omogoča, da bakterija v samo 1 sekundi potuje 35-kratno svojo velikost. Hkrati za delo samega bička, ki naredi 60 tisoč vrtljajev na minuto, telo porabi le 0,1% vse energije, ki jo porabi celica.
Presenetljivo je tudi, da lahko bakterija "na poti" zamenja in popravi vse dele svojega pogonskega mehanizma. Predstavljajte si, da ste na letalu. In tehniki menjajo rezila delujočega motorja.
Flagella proti Darwinu
Motor, ki lahko deluje pri hitrostih do 60.000 vrt/min, se sam zažene in uporablja samo ogljikove hidrate (sladkor) kot gorivo, ki ima napravo, podobno električnemu motorju - bi se taka naprava lahko razvila?
To je vprašanje, ki si ga je leta 1988 zastavil dr. Michael Behe. V biologijo je uvedel koncept nereducibilnega sistema - sistema, v katerem so vsi njegovi deli hkrati potrebni za zagotovitev njegovega delovanja in odstranitve celoen del vodi do popolne motnje njegovega delovanja.
S stališča Darwinove evolucije se vse strukturne spremembe v telesu dogajajo postopoma in le uspešne so izbrane z naravno selekcijo.
Zaključki M. Beheja, predstavljeni v knjigi "Darwinova črna skrinjica" (1996): motor flagelirane bakterije je nedeljiv sistem iz več kot 40 delov in odsotnost vsaj enega bo povzročila popolna nefunkcionalnost sistema, kar pomeni, da ta sistem ni mogel nastati z naravno selekcijo.
balzam za kreacioniste
Teorija stvarjenja, kot jo je predstavil znanstvenik in profesor biologije, dekan Fakultete za biološke vede na Univerzi Lehigh v Betlehemu (ZDA) M. Behe, je takoj pritegnil pozornost cerkvenih ministrov in podpornikov teorija o božanskem izvoru življenja.
Leta 2005 je bil Behe celo priča tožbi v ZDA, kjer je bil Behe priča med privrženci teorije "inteligentnega oblikovanja", ki je razmišljala o uvedbi študija kreacionizma v šole Dover na tečaju "O pandah in ljudeh." Proces je bil izgubljen, poučevanje takega predmeta je bilo priznano kot v nasprotju s trenutno ustavo.
Toda razprava med kreacionisti in evolucionisti se nadaljuje še danes.
