Razvoj mikrobiologije donio je mnoga otkrića posljednjih decenija. A jedna od njih su osobitosti kretanja flageliranih bakterija. Dizajn motora ovih drevnih organizama pokazao se vrlo složenim i, po principu njihovog rada, uvelike se razlikuje od flagela naših najbližih eukariotskih srodnika protozoa. Motor flagelatne bakterije bio je najžešća kontroverza između kreacionista i evolucionista. O bakterijama, njihovim flagelarnim motorima i još mnogo toga - ovaj članak.
Opća biologija
Za početak, prisjetimo se kakvi su to organizmi i koje mjesto zauzimaju u sistemu organskog svijeta na našoj planeti. Domen bakterija objedinjuje ogroman broj jednoćelijskih prokariotskih (bez formiranog jezgra) organizama.
Ove žive ćelije pojavile su se na sceni života pre skoro 4 milijarde godina i bile su prvi naseljenici planete. Oni sumogu biti raznih oblika (koke, štapići, vibrioni, spirohete), ali većina su flagele.
Gdje žive bakterije? Svuda. Na planeti postoji više od 5×1030. Ima ih oko 40 miliona u 1 gramu zemlje, do 39 triliona živi u našem telu. Mogu se naći na dnu Marijanskog rova, u vrućim "crnim pušačima" na dnu okeana, u ledu Antarktika, a trenutno imate do 10 miliona bakterija na rukama.
Vrijednost je neporeciva
Uprkos njihovoj mikroskopskoj veličini (0,5-5 mikrona), njihova ukupna biomasa na Zemlji veća je od biomase životinja i biljaka zajedno. Njihova uloga u cirkulaciji supstanci je nezamjenjiva, a njihova svojstva potrošača (razarača organske tvari) ne dozvoljavaju da planeta bude prekrivena planinama leševa.
I ne zaboravite na patogene: kugu, velike boginje, sifilis, tuberkuloza i mnoge druge zarazne bolesti također uzrokuju bakterije.
Bakterije su našle primenu u ljudskoj ekonomskoj aktivnosti. Počevši od prehrambene industrije (proizvodi od kiselog mleka, sirevi, kiselo povrće, alkoholna pića), zelene ekonomije (biogoriva i biogas) do metoda ćelijskog inženjeringa i proizvodnje lekova (vakcine, serumi, hormoni, vitamini).
Opća morfologija
Kao što je već spomenuto, ovi jednoćelijski predstavnici života nemaju jezgro, njihov nasljedni materijal (molekuli DNK u obliku prstena) nalaze se u određenom području citoplazme (nukleoid). Njihova ćelija ima plazma membranu igusta kapsula formirana od peptidoglikana mureina. Od ćelijskih organela, bakterije imaju mitohondrije, mogu postojati hloroplasti i druge strukture sa različitim funkcijama.
Većina bakterija su flagele. Čvrsta kapsula na površini ćelije sprečava njihovo kretanje menjajući samu ćeliju, kao što to rade amebe. Njihove flagele su guste proteinske formacije različite dužine i prečnika od oko 20 nm. Neke bakterije imaju jedan flagelum (monotrihozan), dok druge imaju dva (amfitrih). Ponekad su flagele raspoređene u snopove (lofotrihne) ili pokrivaju cijelu površinu ćelije (peritrihije).
Mnoge od njih žive kao pojedinačne ćelije, ali neke formiraju klastere (parovi, lanci, filamenti, hife).
Karakteristike kretanja
Flagelarne bakterije mogu se kretati na različite načine. Neki se kreću samo naprijed i mijenjaju smjer prevrtanjem. Neki su sposobni da se trzaju, dok se drugi kreću klizanjem.
Bakterijske flagele ne funkcioniraju samo kao ćelijsko "veslo", već mogu biti i alat za "ukrcavanje".
Donedavno se vjerovalo da flagelum bakterije maše poput zmijskog repa. Nedavne studije su pokazale da je flagelum bakterija mnogo složeniji. Radi kao turbina. Pričvršćen na pogon, rotira se u jednom smjeru. Pogon ili flagelarni motor bakterija je složena molekularna struktura koja radi kao mišić. S tom razlikom što se mišić mora opustiti nakon kontrakcije, a bakterijski motor radi konstantno.
Nanomehanizam bičaka
Ne upuštajući se u biohemiju kretanja, napominjemo da je do 240 proteina uključeno u stvaranje pogona flagelluma, koji su podijeljeni na 50 molekularnih komponenti sa specifičnom funkcijom u sistemu.
U ovom pogonskom sistemu bakterija, postoji rotor koji se kreće i stator koji obezbeđuje ovo kretanje. Postoji pogonsko vratilo, čaura, kvačilo, kočnice i gasovi
Ovaj minijaturni motor omogućava bakteriji da putuje 35 puta više od svoje veličine za samo 1 sekundu. Istovremeno, na rad samog flageluma, koji čini 60 hiljada obrtaja u minuti, tijelo troši samo 0,1% sve energije koju ćelija troši.
Takođe je iznenađujuće da bakterija može zamijeniti i popraviti sve dijelove svog pogonskog mehanizma "u pokretu". Zamislite samo da ste u avionu. A tehničari mijenjaju oštrice motora koji radi.
Flagella vs Darwin
Motor sposoban da radi pri brzinama do 60.000 o/min, samopokreće se i koristi samo ugljikohidrate (šećer) kao gorivo, koji ima uređaj sličan električnom motoru - da li je takav uređaj mogao evoluirati?
Ovo je pitanje dr Michael Behe, postavio sebi 1988. On je u biologiju uveo koncept nesvodivog sistema - sistema u kojem su svi njegovi delovi istovremeno neophodni da bi se obezbedio njegov rad i uklanjanje čak ijedan dio dovodi do potpunog poremećaja njegovog funkcionisanja.
Sa stanovišta Darwinove evolucije, sve strukturne promene u telu se dešavaju postepeno i samo uspešne se biraju prirodnom selekcijom.
Zaključci M. Behea izneseni u knjizi "Darwinova crna kutija" (1996): motor flagelirane bakterije je nedjeljiv sistem od više od 40 dijelova, a odsustvo barem jednog će dovesti do potpuna nefunkcionalnost sistema, što znači da ovaj sistem nije mogao nastati prirodnom selekcijom.
balzam za kreacioniste
Teorija stvaranja koju je predstavio naučnik i profesor biologije, dekan Fakulteta bioloških nauka na Univerzitetu Lehigh u Betlehemu (SAD) M. Behe odmah je privukao pažnju crkvenih službenika i pristalica teorija božanskog porijekla života.
2005. godine, Behe je čak bio svjedok tužbe u Sjedinjenim Državama, gdje je Behe bio svjedok od pristalica teorije "inteligentnog dizajna", koja je razmatrala uvođenje studije kreacionizma u škole u Doveru na kursu "O pandama i ljudima". Proces je izgubljen, nastava takvog predmeta je prepoznata kao suprotna sadašnjem ustavu.
Ali debata između kreacionista i evolucionista se nastavlja i danas.
