Bakteryjny silnik naprawiany w trakcie pracy

Nowe badania pokazują, że wić bakteryjna - napędzany protonami molekularny silnik i symbol teorii inteligentnego projektu - może być naprawiana dynamicznie podczas pracy. Wić bakteryjna to - jak to wyraził Howard Berg z Harvard University - marzenie nanotechnologów. Więcej przeczytać możesz o tym w innym moim tekście na ten temat. Poprzednie badania ukazały, że statyczna część silnika może być w całości wymieniana na nowszą podczas pracy mechanizmu. Ale rotor? "Wymiana komponentów rotora jest nawet bardziej zaskakująca niż wymiana tychże w statorze, o którym już wcześniej wiedziano, że jego składniki mogą ulegać wymianie podczas pracy silnika". ^[1] Jak wyjaśniają badacze: "Większość biologicznych procesów bazuje na wielobiałkowych kompleksach. Choć tradycyjnie opisywane jako byty statyczne, pojawiające się obecnie świadectwo wskazuje na to, że ich składniki mogą być wysoce dynamiczne, ciągle wymieniając składniki z biegunami komórki. [...] Bakteryjny silnik protonowy w wielu aspektach jest archetypem makromolekularnego montażu, a nasze rezultaty mogą mieć głębsze implikacje dla funkcjonalnego znaczenia wymiany białek w innych dużych kompleksach molekularnych".

"Wić bakteryjna jest jedną z najbardziej złożonych biologicznych nanomaszyn" - stwierdzają badacze. Za pomocą wyspecjalizowanych technologii obrazowania zespół z Uniwersytetu w Oksfordzie był w stanie zidentyfikować składniki dynamicznej wymiany białek rotora - pełna wymiana zachodzi w przedziale czasowym rzędu 30-40 sekund. Najwyraźniej istnieje także rodzaj bufora, tymczasowej przechowalni, gdzie gotowe do wymiany częsci są przechowywane, by następnie zostać przetransportowane w odpowiednie miejsca, by zastąpić swoje odpowiedniki. Naukowcy nie są pewni celu takiej wymiany. Może to być regularna obsługa i konserwacja rotora, być może jest to mechanizm zaangażowany w zmiany rotacji silnika z normalnego - przeciwnie do ruchów wskazówek zegara do zgodnego z nimi. U bakterii E. coli, gdzie występuje sześć do ośmiu takich silników, być może ma to związek z synchronizowaniem pracy takiej grupy silników.

"Nasza praca - stwierdzają badacze - reprezentuje bezpośrednie świadectwo sterowanej sygnałami dynamicznej wymiany złożonych komponentów w funkcjonalnej wici bakteryjnej, otwierając drogę możliwości, że taka wymiana składników jest także obecna w mechanizmie sygnalizacyjnym".

Komentujący te doniesienia Michael Manson dodaje kolejne szczegóły: "Wić bakteryjna była pierwszym odkrytym biologicznym urządzeniem obrotowym. [...] Obroty wici wahają się od kilkuset do tysiąca obrotów na sekundę. [...] Tak wysoki moment obrotowy wymagany do napędzania obciążonego silnika wymaga aby białkowe kompleksy Mot były mocno przytwierdzone go błony komórkowej. Pomimo tego solidnego zakotwiczenia stator pozostaje zdumiewająco dynamiczny". Manson z nadzieją oczekuje kolejnych badań: "Dalsze studia bez wątpienia będą wiodły do nowych ekscytujących rewelacji na temat wewnętrznych mechanizmów eleganckiej molekularnej maszynerii bakteryjnego silnika". ^[2]

Mamy więc kolejny artykuł z zakresu solidnej eksperymentalnej biologii ze znanym już refrenem: Autorzy nic nie wspominają o ewolucji! Jeśli w biologii nic nie ma sensu poza ewolucją, to gdzie jest Darwin w omawianym przypadku? Dla odmiany króluje projekt - udana fuzja inżynierii i biologii w tym jasnym przykładzie nanotechnologii. Nawet język artykułu nie pozostawia co do tego żadnych wątpliwości.

Mamy tu przykład możliwej konserwacji podczas pracy urządzenia - bakteria aby tego dokonać nie musi dokować; jej wewnętrzne mechanizmy naprawcze mogą wymieniać części protonowego silnika w locie. Wyobraź sobie wymianę łopatek wirnika podczas gdy wiruje on z prędkością 60 000 obrotów na minutę. Co więcej, wyobraź sobie, że ten proces jest w pełni zautomatyzowany, dynamicznie reagujący na sygnały ze środowiska. Nanoinżynierowie oddaliby wiele za taki mechanizm.

Ewolucja nie gości we wspomnianych artykułach z oczywistego powodu: raz przy tego typu badaniach jest ona niepotrzebna; dwa jest ona bankrutem. Rozkwitła ona w innym wieku, w innym czasie, gdzie wiktoriańskie umysły wyobrażały sobie komórkę jako “kulki z galarety”. Teraz mamy erę informacji. Jedyną teorią z odpowiednim słownictwem, koncepcjami i mocą wyjaśniającą, by mierzyć się z biologicznymi obserwacjami bogatymi w wyrafinowaną inżynierię, maszynerię i systemy sterowania jest inteligentny projekt.

Michał Ostrowski

---------------------------------------------------

Przypisy:

^[1] Delalez, N.J. et al., "Signal-dependent turnover of the bacterial flagellar switch protein FliM". Proceedings of the National Academy of Sciences, 24 May 2010.

^[2] Manson, M.D. "Dynamic motors for bacterial flagella". Commentary, Proceedings of the National Academy of Sciences11 June 2010, vol. 107, no 25, s. 11151-11152.