Udviklingen af mikrobiologi har bragt mange opdagelser i de seneste årtier. Og en af dem er ejendommelighederne ved bevægelsen af flagellerede bakterier. Designet af disse gamle organismers motorer viste sig at være meget komplekst, og ifølge princippet om deres arbejde er det meget forskelligt fra flagellerne fra vores nærmeste eukaryote slægtninge til protozoerne. Motoren bag flagellatbakterien har været den hotteste strid mellem kreationister og evolutionister. Om bakterier, deres flagelmotorer og meget mere - denne artikel.
Generel biologi
Til at begynde med, lad os huske, hvilken slags organismer de er, og hvilken plads de indtager i systemet af den organiske verden på vores planet. Bakteriedomænet forener et stort antal encellede prokaryote (uden en dannet kerne) organismer.
Disse levende celler dukkede op på livets scene for næsten 4 milliarder år siden og var de første nybyggere på planeten. De erkan have forskellige former (kokker, stænger, vibrioer, spirocheter), men de fleste af dem er flageller.
Hvor bor bakterier? Over alt. Der er mere end 5×1030 på planeten. Der er omkring 40 millioner af dem i 1 gram jord, op til 39 billioner lever i vores krop. De kan findes i bunden af Marianergraven, i varme "sorte rygere" på bunden af havene, i Antarktis is, og du har i øjeblikket op til 10 millioner bakterier på dine hænder.
Værdien er ubestridelig
På trods af deres mikroskopiske størrelse (0,5-5 mikron) er deres samlede biomasse på Jorden større end biomassen af dyr og planter tilsammen. Deres rolle i cirkulationen af stoffer er uerstattelig, og deres egenskaber hos forbrugere (ødelæggere af organisk materiale) tillader ikke, at planeten dækkes med bjerge af lig.
Og glem ikke patogener: pest, kopper, syfilis, tuberkulose og mange andre infektionssygdomme er også forårsaget af bakterier.
Bakterier har fundet anvendelse i menneskelig økonomisk aktivitet. Fra fødevareindustrien (surmælksprodukter, oste, syltede grøntsager, alkoholholdige drikkevarer), den grønne økonomi (biobrændstoffer og biogas) til celleteknologiske metoder og produktion af lægemidler (vacciner, serum, hormoner, vitaminer).
Generel morfologi
Som allerede nævnt har disse encellede repræsentanter for livet ikke en kerne, deres arvelige materiale (DNA-molekyler i form af en ring) er placeret i et bestemt område af cytoplasmaet (nukleoid). Deres celle har en plasmamembran ogen tæt kapsel dannet af peptidoglycan murein. Af celleorganellerne har bakterier mitokondrier, der kan være kloroplaster og andre strukturer med forskellige funktioner.
De fleste bakterier er flageller. Den tætte kapsel på cellens overflade forhindrer dem i at bevæge sig rundt ved at ændre selve cellen, som amøber gør. Deres flageller er tætte proteinformationer af forskellige længder og en diameter på omkring 20 nm. Nogle bakterier har en enkelt flagel (monotrich), mens andre har to (amfitrich). Nogle gange er flageller arrangeret i bundter (lophotrich) eller dækker hele overfladen af cellen (peritrich).
Mange af dem lever som enkeltceller, men nogle danner klynger (par, kæder, filamenter, hyfer).
Bevægelsesfunktioner
Flagellære bakterier kan bevæge sig på forskellige måder. Nogle bevæger sig kun fremad og skifter retning ved at tumle. Nogle er i stand til at rykke, mens andre bevæger sig ved at glide.
Bakteriel flageller fungerer ikke kun som en cellulær "åre", men kan også være et "boarding"-værktøj.
Indtil for nylig troede man, at flagellen fra en bakterie logrer som en slanges hale. Nylige undersøgelser har vist, at bakteriernes flagellum er meget mere kompliceret. Det fungerer som en turbine. Fastgjort til drevet roterer det i én retning. Drivkraften, eller flagelmotoren af bakterier, er en kompleks molekylær struktur, der fungerer som en muskel. Med den forskel, at musklen skal slappe af efter sammentrækning, og bakteriemotoren arbejder konstant.
Flagellumets nanomekanisme
Uden at dykke ned i bevægelsens biokemi, bemærker vi, at op til 240 proteiner er involveret i skabelsen af flageldrevet, som er opdelt i 50 molekylære komponenter med en specifik funktion i systemet.
I dette fremdriftssystem af bakterier er der en rotor, der bevæger sig, og en stator, der sørger for denne bevægelse. Der er en drivaksel, bøsning, kobling, bremser og speeder
Denne miniaturemotor gør det muligt for en bakterie at rejse 35 gange sin egen størrelse på kun 1 sekund. På samme tid, selve flagellens arbejde, som laver 60 tusinde omdrejninger i minuttet, bruger kroppen kun 0,1% af al den energi, som cellen forbruger.
Det er også overraskende, at bakterien kan erstatte og reparere alle dele af dens fremdrivningsmekanisme "på farten". Forestil dig, at du er på et fly. Og teknikere skifter knive på en kørende motor.
Flagella vs Darwin
En motor, der er i stand til at køre ved hastigheder op til 60.000 rpm, selvstartende og kun bruge kulhydrater (sukker) som brændstof, med en enhed, der ligner en elektrisk motor - kunne sådan en enhed have udviklet sig?
Dette spørgsmål stillede Michael Behe, PhD, sig selv i 1988. Han introducerede begrebet et irreducerbart system i biologien - et system, hvor alle dets dele samtidig er nødvendige for at sikre dets drift og fjernelse af enddaen del fører til en fuldstændig afbrydelse af dens funktion.
Set fra Darwins udviklingssynspunkt sker alle strukturelle ændringer i kroppen gradvist, og kun vellykkede ændringer udvælges ved naturlig udvælgelse.
M. Behes konklusioner, beskrevet i bogen "Darwin's Black Box" (1996): motoren af en flagelleret bakterie er et udeleligt system på mere end 40 dele, og fraværet af mindst én vil føre til en fuldstændig ikke-funktionalitet af systemet, hvilket betyder, at dette system ikke kunne være opstået gennem naturlig udvælgelse.
balsam til kreationister
Teorien om skabelse som præsenteret af videnskabsmanden og professoren i biologi, dekan for Fakultetet for Biologiske Videnskaber ved Lehigh University of Bethlehem (USA) M. Behe tiltrak sig øjeblikkeligt opmærksomhed fra kirkeministre og tilhængere af teorien om livets guddommelige oprindelse.
I 2005 var Behe endda vidne til en retssag i USA, hvor Behe var et vidne fra tilhængerne af teorien om "intelligent design", som overvejede indførelsen af studiet af kreationisme i skoler i Dover i kurset "Om pandaer og mennesker." Processen gik tabt, undervisningen i et sådant emne blev anerkendt som i strid med den nuværende forfatning.
Men debatten mellem kreationister og evolutionister fortsætter i dag.
