Razvoj mikrobiologije donio je mnoga otkrića posljednjih desetljeća. A jedna od njih su osobitosti kretanja flageliranih bakterija. Dizajn motora ovih drevnih organizama pokazao se vrlo složenim i, prema principu njihova rada, vrlo 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 sustavu organskog svijeta na našem planetu. Domena bakterija objedinjuje ogroman broj jednostaničnih prokariotskih (bez formirane jezgre) organizama.
Ove žive stanice pojavile su se na sceni života prije gotovo 4 milijarde godina i bile su prvi doseljenici planeta. Oni sumogu biti raznih oblika (koki, štapići, vibriji, spirohete), ali većina su bičevi.
Gdje žive bakterije? Svugdje, posvuda. Na planeti postoji više od 5×1030. Ima ih oko 40 milijuna u 1 gramu tla, do 39 bilijuna živi u našem tijelu. Mogu se naći na dnu Marijanske brazde, u vrućim "crnim pušačima" na dnu oceana, u ledu Antarktika, a trenutno imate do 10 milijuna bakterija na rukama.
Vrijednost je neporeciva
Unatoč njihovoj mikroskopskoj veličini (0,5-5 mikrona), njihova ukupna biomasa na Zemlji veća je od biomase životinja i biljaka zajedno. Njihova uloga u kruženju tvari je nezamjenjiva, a njihova svojstva potrošača (razarača organske tvari) ne dopuštaju da planet bude prekriven planinama leševa.
I ne zaboravite na patogene: kugu, velike boginje, sifilis, tuberkuloza i mnoge druge zarazne bolesti također uzrokuju bakterije.
Bakterije su našle primjenu u ljudskoj ekonomskoj djelatnosti. Počevši od prehrambene industrije (proizvodi od kiselog mlijeka, sirevi, kiselo povrće, alkoholna pića), zelene ekonomije (biogoriva i bioplin) do metoda staničnog inženjeringa i proizvodnje lijekova (cjepiva, serumi, hormoni, vitamini).
Opća morfologija
Kao što je već spomenuto, ovi jednostanični predstavnici života nemaju jezgru, njihov nasljedni materijal (molekule DNK u obliku prstena) nalaze se u određenom području citoplazme (nukleoid). Njihova stanica ima plazma membranu igusta kapsula koju čini peptidoglikanski murein. Od staničnih organela, bakterije imaju mitohondrije, mogu postojati kloroplasti i druge strukture s različitim funkcijama.
Većina bakterija su flagele. Čvrsta kapsula na površini stanice sprječava njihovo kretanje mijenjajući samu stanicu, kao što to rade amebe. Njihove bičeve su guste proteinske formacije različite duljine i promjera oko 20 nm. Neke bakterije imaju jedan flagelum (monotrichous), dok druge imaju dva (amphitrihous). Ponekad su flagele raspoređene u snopiće (lofotrihne) ili prekrivaju cijelu površinu stanice (peritrihije).
Mnoge od njih žive kao pojedinačne stanice, ali neke formiraju skupine (parovi, lanci, filamenti, hife).
Značajke kretanja
Bičaste bakterije mogu se kretati na različite načine. Neki se kreću samo naprijed i mijenjaju smjer prevrtanjem. Neki se mogu trzati, dok se drugi kreću klizeći.
Bakterijske flagele ne funkcioniraju samo kao stanično "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 puno kompliciraniji. Radi kao turbina. Pričvršćen na pogon, rotira se u jednom smjeru. Pogon, ili flagelarni motor bakterija, složena je molekularna struktura koja radi poput mišića. S tom razlikom da se mišić nakon kontrakcije mora opustiti, a bakterijski motor radi neprestano.
Nanomehanizam bičaka
Bez udubljivanja u biokemiju pokreta, napominjemo da je do 240 proteina uključeno u stvaranje pogona flagelluma, koji su podijeljeni u 50 molekularnih komponenti sa specifičnom funkcijom u sustavu.
U ovom pogonskom sustavu bakterija, postoji rotor koji se pomiče i stator koji osigurava to kretanje. Postoji pogonsko vratilo, čahura, kvačilo, kočnice i gasovi
Ovaj minijaturni motor omogućuje bakteriji da putuje 35 puta više od svoje vlastite veličine u samo 1 sekundi. U isto vrijeme, na rad samog flagelluma, koji čini 60 tisuća okretaja u minuti, tijelo troši samo 0,1% sve energije koju stanica troši.
Također 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 koji može raditi pri brzinama do 60.000 o/min, samopokreće se i koristi samo ugljikohidrate (šećer) kao gorivo, koji ima uređaj sličan električnom motoru - je li takav uređaj mogao evoluirati?
Ovo je pitanje Michael Behe, dr. sc., postavio si je 1988. godine. On je u biologiju uveo pojam nesvodivog sustava - sustava u kojem su svi njegovi dijelovi istovremeno nužni da bi se osigurao njegov rad, a uklanjanje čak ijedan dio dovodi do potpunog poremećaja njegova funkcioniranja.
Sa stajališta Darwinove evolucije, sve strukturne promjene u tijelu događaju se postupno i samo uspješne se odabiru prirodnom selekcijom.
Zaključci M. Behea, izneseni u knjizi "Darwinova crna kutija" (1996.): motor flagelirane bakterije je nedjeljiv sustav od više od 40 dijelova, a odsutnost barem jednog dovest će do potpuna nefunkcionalnost sustava, što znači da ovaj sustav nije mogao nastati prirodnom selekcijom.
balzam za kreacioniste
Teorija stvaranja koju je predstavio znanstvenik i profesor biologije, dekan Fakulteta bioloških znanosti na Sveučilištu Lehigh u Betlehemu (SAD) M. Behe odmah je privukao pozornost crkvenih službenika i pristaša teorija božanskog porijekla života.
2005. godine, Behe je čak svjedočio tužbi u Sjedinjenim Državama, gdje je Behe bio svjedok među pristašama teorije "inteligentnog dizajna", koja je razmatrala uvođenje studija kreacionizma u škole Dovera na tečaju "O pandama i ljudima". Proces je izgubljen, nastava takvog predmeta je prepoznata kao suprotna sadašnjem ustavu.
Ali rasprava između kreacionista i evolucionista nastavlja se i danas.
