Lo sviluppo della microbiologia ha portato molte scoperte negli ultimi decenni. E uno di questi è la particolarità del movimento dei batteri flagellati. Il design dei motori di questi antichi organismi si è rivelato molto complesso e, secondo il principio del loro lavoro, è molto diverso dai flagelli dei nostri parenti eucarioti più stretti dei protozoi. Il motore del batterio flagellato è stata la controversia più accesa tra creazionisti ed evoluzionisti. A proposito di batteri, i loro motori flagellari e molto altro - questo articolo.
Biologia generale
Per cominciare, ricordiamo che tipo di organismi sono e che posto occupano nel sistema del mondo organico sul nostro pianeta. Il dominio dei batteri unisce un numero enorme di organismi procarioti unicellulari (senza un nucleo formato).
Queste cellule viventi apparvero sulla scena della vita quasi 4 miliardi di anni fa e furono i primi coloni del pianeta. Sonopossono essere di varie forme (cocchi, bastoncelli, vibrioni, spirochete), ma la maggior parte sono flagelli.
Dove vivono i batteri? Ovunque. Ci sono più di 5×1030 sul pianeta. Ce ne sono circa 40 milioni in 1 grammo di terreno, fino a 39 trilioni vivono nel nostro corpo. Possono essere trovati sul fondo della Fossa delle Marianne, nei caldi "fumatori neri" sul fondo degli oceani, nel ghiaccio dell'Antartide, e attualmente hai fino a 10 milioni di batteri nelle tue mani.
Il valore è innegabile
Nonostante le loro dimensioni microscopiche (0,5-5 micron), la loro biomassa totale sulla Terra è maggiore della biomassa di animali e piante messe insieme. Il loro ruolo nella circolazione delle sostanze è insostituibile e le loro proprietà di consumatori (distruttori di materia organica) non consentono di ricoprire il pianeta di montagne di cadaveri.
E non dimenticare gli agenti patogeni: peste, vaiolo, sifilide, tubercolosi e molte altre malattie infettive sono causate anche dai batteri.
I batteri hanno trovato applicazione nell'attività economica umana. A partire dall'industria alimentare (prodotti a base di latte acido, formaggi, sottaceti, bevande alcoliche), dalla green economy (biocarburanti e biogas) ai metodi di ingegneria cellulare e alla produzione di farmaci (vaccini, sieri, ormoni, vitamine).
Morfologia generale
Come già accennato, questi rappresentanti unicellulari della vita non hanno un nucleo, il loro materiale ereditario (molecole di DNA a forma di anello) si trova in una certa area del citoplasma (nucleoide). La loro cellula ha una membrana plasmatica euna capsula densa formata dal peptidoglicano murina. Degli organelli cellulari, i batteri hanno mitocondri, possono esserci cloroplasti e altre strutture con varie funzioni.
La maggior parte dei batteri sono flagelli. La capsula stretta sulla superficie della cellula impedisce loro di muoversi cambiando la cellula stessa, come fanno le amebe. I loro flagelli sono formazioni proteiche dense di varie lunghezze e un diametro di circa 20 nm. Alcuni batteri hanno un singolo flagello (monotrico), mentre altri ne hanno due (anfitrichi). A volte i flagelli sono disposti in fasci (lofotrico) o coprono l'intera superficie della cellula (peritrico).
Molti di loro vivono come cellule singole, ma alcuni formano gruppi (coppie, catene, filamenti, ife).
Caratteristiche del movimento
I batteri flagellari possono muoversi in diversi modi. Alcuni si muovono solo in avanti e cambiano direzione cadendo. Alcuni sono in grado di contrarsi, mentre altri si muovono scivolando.
I flagelli batterici funzionano non solo come un "remo" cellulare, ma possono anche essere uno strumento di "imbarco".
Fino a poco tempo si credeva che il flagello di un batterio si agitasse come la coda di un serpente. Studi recenti hanno dimostrato che il flagello dei batteri è molto più complicato. Funziona come una turbina. Attaccato all'unità, ruota in una direzione. L'unità, o motore flagellare dei batteri, è una struttura molecolare complessa che funziona come un muscolo. Con la differenza che il muscolo deve rilassarsi dopo la contrazione e il motore batterico lavora costantemente.
Nanomeccanismo del flagello
Senza approfondire la biochimica del movimento, notiamo che fino a 240 proteine sono coinvolte nella creazione del flagello, che sono divise in 50 componenti molecolari con una funzione specifica nel sistema.
In questo sistema di propulsione di batteri, c'è un rotore che si muove e uno statore che fornisce questo movimento. C'è un albero di trasmissione, boccola, frizione, freni e acceleratori
Questo motore in miniatura consente a un batterio di viaggiare 35 volte la propria dimensione in appena 1 secondo. Allo stesso tempo, per il lavoro del flagello stesso, che compie 60mila giri al minuto, il corpo spende solo lo 0,1% di tutta l'energia che la cellula consuma.
È anche sorprendente che il batterio possa sostituire e riparare tutte le parti del suo meccanismo di propulsione "in movimento". Immagina di essere su un aereo. E i tecnici cambiano le pale di un motore in funzione.
Flagella vs Darwin
Un motore in grado di funzionare a regimi fino a 60.000 giri/min, con avviamento automatico e utilizzando solo carboidrati (zucchero) come carburante, con un dispositivo simile a un motore elettrico - potrebbe essersi evoluto un dispositivo del genere?
Questa è la domanda che Michael Behe, PhD, si è posto nel 1988. Ha introdotto in biologia il concetto di un sistema irriducibile - un sistema in cui tutte le sue parti sono simultaneamente necessarie per assicurarne il funzionamento e la rimozione anche diuna parte porta ad una completa interruzione del suo funzionamento.
Dal punto di vista dell'evoluzione di Darwin, tutti i cambiamenti strutturali nel corpo avvengono gradualmente e solo quelli di successo sono selezionati dalla selezione naturale.
Le conclusioni di M. Behe, esposte nel libro "Darwin's Black Box" (1996): il motore di un batterio flagellato è un sistema indivisibile di più di 40 parti, e l'assenza di almeno una porterà a una completa non funzionalità del sistema, il che significa che questo sistema non è potuto avvenire per selezione naturale.
Balsamo per creazionisti
La teoria della creazione presentata dallo scienziato e professore di biologia, preside della Facoltà di Scienze Biologiche della Lehigh University di Bethlehem (USA) M. Behe ha immediatamente attirato l'attenzione dei ministri della Chiesa e dei sostenitori di la teoria dell'origine divina della vita.
Nel 2005, Behe ha anche assistito a una causa negli Stati Uniti, dove Behe è stato testimone dei sostenitori della teoria del "design intelligente", che considerava l'introduzione dello studio del creazionismo nel scuole di Dover nel corso "Su panda e persone". Il processo è andato perso, l'insegnamento di tale materia è stato riconosciuto come contrario all'attuale costituzione.
Ma il dibattito tra creazionisti ed evoluzionisti continua oggi.
