Най-бързият свиващ се организъм на планетата
Искам да спреш за секунда и да осмислиш това. Съществува мъничко животинче — толкова малко, че трябва микроскоп, за да го видиш — което може да свие цялото си тяло до една четвърт от нормалния му размер за по-малко от пет милисекунди. Това е по-бързо от времето, за което човек изобщо да се сети да мигне. Обикновеното човешко мигане отнема около 150 милисекунди. Това малко създание се справя за по-малко от 5.
Запознайте се с Spirostomum ambiguum. Името всъщност е леко подвеждащо — това нещо не е никак неясно, що се отнася до способностите му.
Една клетка, супергеройски движения
Ето какво е наистина невероятно: Spirostomum е само една клетка. Без мускули, без нерви, без мозък. Просто топка протоплазма, увита в мембрана, която плува из водата с помощта на реснички — малки власинки по тялото ѝ. И въпреки това се свива около 100 пъти по-бързо от дължината на тялото си за една секунда. Опитай се да свиеш цялото си тяло 100 пъти за една секунда. Не можеш? Ами, аз също не мога.
Учените отдавна знаят за тази способност, но никой не разбираше точно как работи тя. Затова ново проучване, публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences, е толкова вълнуващо. Екипът най-накрая разгада тайната на свръхбързината на Spirostomum.
Тайната на рибарската мрежа
Отговорът? Белтъчна мрежа, която подозрително прилича на... рибарска мрежа.
С помощта на сериозни микроскопски техники учените установиха, че свиването на Spirostomum се дължи на структури, наречени мионеми — влакнести образувания от белтъците центрин и Sfi1. Тези мионеми образуват мрежа около външната част на клетката, нещо като мрежа около балон с вода.
Когато калциеви йони нахлуят в клетката, става следното: белтъкът Sfi1 преминава от твърд в отпуснат — представи си китка суха паста, която изведнъж омеква и се слепва. Това кара рибарската мрежа да се стегне навътре и целият организъм се свива в компактна форма. После по някакъв начин се връща към нормалния си вид. И така — отново и отново.
Защо формата на мрежата е важна
Ето още нещо интересно, което изследователите подчертаха. Формата на мрежата не е просто декорация — тя защитава вътрешните структури на организма (неговите „органи", така да се каже) по време на всички тези бурни движения. Тъй като свиването е равномерно по цялата повърхност, всичко вътре остава сравнително защитено от механичния стрес. Прилича на това как топка за разтягане разпределя налягането равномерно вместо да се пръсне на едно място.
Чакай, не използва АТФ?
Задръж, защото тук става наистина интересно.
Човешките мускули? Те работят с АТФ — аденозинтрифосфат, енергийната валута на клетките. Мускулите ни „горят" АТФ като двигател гориво. Това е химическа реакция, която се изразходва и трябва да се попълни.
Spirostomum? Явно не чак толкова.
„Разликата е като сравнение между бензин и електричество", обяснява изследователката Мери Елтинг. АТФ се „изразходва" като бензин. Калциевите йони, от друга страна, действат повече като електрически ток.
Това е голяма работа, защото означава, че Spirostomum е открил съвсем различен начин за бързо движение — такъв, който не разчита на същата система за химическа енергия, която нашите мускули използват.
Проблемът с връщането в изходно положение
Но ето какво още не знаем: как Spirostomum се връща в нормално състояние. Ако предизвикаш реакция, базирана на калций, очакваш еднократно събитие — като восък, който гори до края. Но Spirostomum се свива и отпуска отново и отново, без да се износва.
Разгадаването на този механизъм за връщане в изходно положение е свещеният граал тук. Защото ако учените разберат как Spirostomum многократно се свива и възстановява от калциевите си свивания, това знание може един ден да помогне на инженерите да създадат изкуствени мускули, които не се нуждаят от АТФ.
Представи си роботи или протезни устройства, които се движат бързо и ефективно, захранвани от принципно различен механизъм от всичко, което сме строили досега. Вдъхновено от микроскопична топчица, за която повечето хора дори не са чували.
Природата все още е най-добрият инженер
Не знам за теб, но аз намирам това за абсолютно смиряващо. Ние сме построили впечатляваща технология, но еволюцията е „проектирала" решения с милиарди години. Spirostomum е открил как да се движи невероятно бързо с напълно различна биологична стратегия — такава, която едва сега започваме да разбираме.
Следващия път, когато мигнеш, отдели момент да оцениш, че едноклетъчен организъм някъде в една локва вероятно може да надмине свиването на цялото ти тяло с пъти. И някъде в тази миниатюрна белтъчна мрежа може би се крие семето на технология, която още не е изобретена.
Колко готино е това?
Източник: ScienceDaily