Rozvoj mikrobiológie priniesol v posledných desaťročiach mnoho objavov. A jednou z nich sú zvláštnosti pohybu bičíkovitých baktérií. Konštrukcia motorov týchto dávnych organizmov sa ukázala ako veľmi zložitá a podľa princípu ich práce sa veľmi líši od bičíkov našich najbližších eukaryotických príbuzných prvokov. Motor bičíkovej baktérie bol najhorúcejšou kontroverziou medzi kreacionistami a evolucionistami. O baktériách, ich bičíkových motoroch a oveľa viac - tento článok.
Všeobecná biológia
Na začiatok si pripomeňme, čo sú to za organizmy a aké miesto zaberajú v systéme organického sveta na našej planéte. Doména baktérií spája obrovské množstvo jednobunkových prokaryotických (bez vytvoreného jadra) organizmov.
Tieto živé bunky sa objavili na scéne života takmer pred 4 miliardami rokov a boli prvými osadníkmi planéty. Oni súmôžu mať rôzne tvary (koky, tyčinky, vibriá, spirochéty), ale väčšina z nich sú bičíky.
Kde žijú baktérie? Všade. Na planéte je viac ako 5×1030. V 1 grame pôdy je ich asi 40 miliónov, v našom tele ich žije až 39 biliónov. Možno ich nájsť na dne Mariánskej priekopy, v horúcich „čiernych fajčiaroch“na dne oceánov, v ľade Antarktídy a momentálne máte na rukách až 10 miliónov baktérií.
Hodnota je nepopierateľná
Napriek ich mikroskopickej veľkosti (0,5-5 mikrónov) je ich celková biomasa na Zemi väčšia ako biomasa zvierat a rastlín dohromady. Ich úloha v obehu látok je nezastupiteľná a ich vlastnosti konzumentov (ničitelia organickej hmoty) nedovoľujú, aby bola planéta pokrytá horami mŕtvol.
A nezabudnite na patogény: mor, kiahne, syfilis, tuberkulóza a mnohé ďalšie infekčné choroby sú tiež spôsobené baktériami.
Baktérie našli uplatnenie v ľudskej ekonomickej činnosti. Počnúc potravinárskym priemyslom (kyslé mliečne výrobky, syry, nakladaná zelenina, alkoholické nápoje), zelenou ekonomikou (biopalivá a bioplyn) až po metódy bunkového inžinierstva a výrobu liekov (vakcíny, séra, hormóny, vitamíny).
Všeobecná morfológia
Ako už bolo spomenuté, títo jednobunkoví predstavitelia života nemajú jadro, ich dedičný materiál (molekuly DNA vo forme prstenca) sa nachádza v určitej oblasti cytoplazmy (nukleoid). Ich bunka má plazmatickú membránu ahustá kapsula tvorená peptidoglykánom mureínom. Z bunkových organel majú baktérie mitochondrie, môžu tam byť chloroplasty a iné štruktúry s rôznymi funkciami.
Väčšina baktérií sú bičíkovce. Tesná kapsula na povrchu bunky im bráni v pohybe zmenou samotnej bunky, ako to robí améba. Ich bičíky sú husté bielkovinové útvary rôznych dĺžok a priemeru asi 20 nm. Niektoré baktérie majú jeden bičík (monotrichous), zatiaľ čo iné majú dva (amphitrichous). Niekedy sú bičíky usporiadané do zväzkov (lophotrichous) alebo pokrývajú celý povrch bunky (peritrichous).
Mnohé z nich žijú ako samostatné bunky, ale niektoré tvoria zhluky (páry, reťazce, vlákna, hýfy).
Pohybové funkcie
Bičíkové baktérie sa môžu pohybovať rôznymi spôsobmi. Niektorí sa pohybujú iba dopredu a menia smer klopením. Niektoré sú schopné trhnutia, zatiaľ čo iné sa pohybujú posúvaním.
Bakteriálne bičíky fungujú nielen ako bunkové „veslo“, ale môžu byť aj „nastupovacím“nástrojom.
Donedávna sa verilo, že bičík baktérie sa krúti ako hadí chvost. Nedávne štúdie ukázali, že bičík baktérií je oveľa komplikovanejší. Funguje ako turbína. Pripevnený k pohonu sa otáča jedným smerom. Pohon alebo bičíkový motor baktérií je zložitá molekulárna štruktúra, ktorá funguje ako sval. S tým rozdielom, že sval sa po kontrakcii musí uvoľniť a bakteriálny motor pracuje neustále.
Nanomechanizmus bičíka
Bez toho, aby sme sa ponorili do biochémie pohybu, poznamenávame, že na tvorbe bičíkového pohonu sa podieľa až 240 proteínov, ktoré sú rozdelené do 50 molekulárnych komponentov so špecifickou funkciou v systéme.
V tomto hnacom systéme baktérií je rotor, ktorý sa pohybuje, a stator, ktorý tento pohyb zabezpečuje. Obsahuje hnací hriadeľ, puzdro, spojku, brzdy a plyn
Tento miniatúrny motor umožňuje baktérii precestovať 35-násobok svojej vlastnej veľkosti len za 1 sekundu. Zároveň na prácu samotného bičíka, ktorý robí 60 tisíc otáčok za minútu, telo minie len 0,1 % všetkej energie, ktorú bunka spotrebuje.
Prekvapivé je aj to, že baktéria dokáže nahradiť a opraviť všetky časti svojho pohonného mechanizmu „za pochodu“. Len si predstavte, že ste v lietadle. A technici menia lopatky bežiaceho motora.
Flagella vs Darwin
Motor schopný bežať rýchlosťou až 60 000 otáčok za minútu, samovoľne sa spúšťa a ako palivo používa iba sacharidy (cukor), so zariadením podobným elektromotoru – mohlo sa takéto zariadenie vyvinúť?
Toto je otázka, ktorú si v roku 1988 položil Michael Behe, PhD. Do biológie zaviedol pojem ireducibilný systém – systém, v ktorom sú všetky jeho časti súčasne nevyhnutné na zabezpečenie jeho chodu, a odstránenie i.jedna časť vedie k úplnému narušeniu jeho fungovania.
Z hľadiska Darwinovej evolúcie všetky štrukturálne zmeny v tele prebiehajú postupne a len tie úspešné sú vybrané prirodzeným výberom.
Závery M. Behe, uvedené v knihe „Darwinova čierna skrinka“(1996): motor bičíkovej baktérie je nedeliteľný systém z viac ako 40 častí a absencia aspoň jednej povedie k úplná nefunkčnosť systému, čo znamená, že tento systém nemohol vzniknúť prirodzeným výberom.
Balzam pre kreacionistov
Teória stvorenia v podaní vedca a profesora biológie, dekana Fakulty biologických vied na Lehigh University of Bethlehem (USA) M. Behe okamžite upútala pozornosť cirkevných ministrov a priaznivcov teória božského pôvodu života.
V roku 2005 bol Behe dokonca svedkom súdneho sporu v Spojených štátoch, kde bol Behe svedkom zástancov teórie „inteligentného dizajnu“, ktorí uvažovali o zavedení štúdia kreacionizmu v školy v Doveri v kurze „O pandách a ľuďoch“. Proces bol stratený, vyučovanie takéhoto predmetu bolo uznané ako v rozpore so súčasnou ústavou.
Ale debata medzi kreacionistami a evolucionistami pokračuje aj dnes.
