A világ leggyorsabban zsugorodó lénye
Most tényleg álljunk meg egy pillanatra, és gondoljunk bele.
Van egy parányi élőlény – olyan kicsi, hogy mikroszkóppal kell nézni –, ami a teljes testét a normális mérete negyedére tudja összehúzni kevesebb mint öt ezredmásodperc alatt. Ez gyorsabb, mint hogy egyáltalán észrevegyük, hogy pislogunk. Az emberi pislogás nagyjából 150 ezredmásodpercig tart. Ez a kis lény megugrik öt alatt.
Bemutatom a Spirostomum ambiguum-ot. És őszintén szólva, a név kicsit alábecséli.
Egyetlen sejt, szuperhős képességekkel
A lényeg: a Spirostomum gyakorlatilag csak egyetlen sejt. Nincs izom, nincs idegrendszer, nincs agy. Csak egy csomó protoplazma, hártyával körülvéve, úszkál ide-oda, parányi szőrszerű kinövésekkel – ezeket ciliumoknak hívják. És mégis: körülbelül 100 testhosszt húzódik össze másodpercenként. Próbáld meg elképzelni, hogy a teljes testedet százszor összehúzod egyetlen másodperc alatt. Nem megy? Hát, nekem sem.
A tudósok már egy ideje tudják, hogy ez a lény képes erre, de eddig senki sem értette igazán, hogyan. Éppen ezért olyan izgalmas egy friss tanulmány, amit a Proceedings of the National Academy of Sciences közölt. A kutatók végre megfejtették, mi adja a Spirostomumnak ezt a szuperhős-sebességet.
A háló titka
A válasz? Egy fehérjehálózat, ami meglepően hasonlít egy... hálóra.
Komoly mikroszkópos technikákat bevetve a csapat felfedezte, hogy a Spirostomum összehúzódása valamiféle mionémákra támaszkodik – rostos szerkezetekre, amik centrin és Sfi1 nevű fehérjékből állnak. Ezek a mionémák hálóként veszik körül a sejt külső felületét, mintha egy vízzel teli lufira tekernénk rá egy hálót.
Amikor kalciumionok áramlanak a sejtbe, történik a varázslat: az Sfi1 fehérje merevből lazává válik – képzeld el, ahogy egy csomó száraz spagetti hirtelen nedves lesz és összetapad. Ez miatt a háló befelé húzódik, összehúzza az egész élőlényt egy tömör, összezsugorodott alakba. Aztán valahogy visszaugrik a normális méretre. És ezt újra és újra meg tudja csinálni.
Miért fontos a háló alakja?
A kutatók felhívták a figyelmet egy fontos részletre. A háló alakja nem véletlen – valójában megvédi a szervezet belső szerkezeteit (na, a saját szervváltozatait) az erőteljes mozgás közben. Mivel az összehúzódás egyenletes a teljes felszínen, minden ami bent van, viszonylag biztonságban marad a mechanikai stressztől. Olyan ez, mint egy hálós stresszgolyó, ami egyenletesen osztja el a nyomást ahelyett, hogy egy ponton robbanna szét.
Várj, nincs ATP-je?
Most jön az igazán érdekes rész.
Az emberi izmok? ATP-re működnek – ez az adenozin-trifoszfát, a sejtek energiavalutája. Az izmaid "égetik" az ATP-t, ahogy a benzinmotor égeti az üzemanyagot. Ez egy kémiai reakció, ami elfogy és pótolni kell.
A Spirostomumnak? Úgy tűnik, nemigen van szüksége erre.
"A különbség olyan, mint összehasonlítani a benzint az elektromos árammal" – magyarázta Mary Elting kutató. Az ATP "elfogy", mint a benzin. A kalciumionok viszont inkább úgy működnek, mint egy elektromos áram.
Ez nagy szó, mert azt jelenti, hogy a Spirostomum egy teljesen más utat talált a gyors mozgáshoz – egy olyat, ami nem ugyanarra a kémiai energiárendszerre épül, mint az izmaink.
A visszaállítás rejtélye
De van egy probléma: senki sem tudja, hogyan állítja vissza magát a Spirostomum. Ha kalcium-alapú reakciót indítasz el, azt hinnéd, egyszer használatos, mint egy elégő kanóc. De a Spirostomum újra meg újra összehúzódik és ellazul, úgy tűnik, soha nem fárad el.
Ez a visszaállítási mechanizmus a szent grál itt. Mert ha a kutatók megértik, hogyan képes a Spirostomum újra és újra kiváltani és kiheverni a kalcium-vezérelt összehúzódásait, az a tudás egy nap segíthet mérnököknek mesterséges izmokat építeni, amiknek nincs szükségük ATP-re.
Képzeld el a robotokat vagy a protéziseket, amik gyorsan és hatékonyan mozognak, egy alapvetően más mechanizmussal működve, mint bármi, amit eddig építettünk. Mindezt egy mikroszkopikus kis csomó inspirálta, amit a legtöbb ember soha nem hallott.
A természet még mindig a legjobb mérnök
Nem tudom, te mit gondolsz, de számomra ez igazán alázásra késztet. Megépítettünk néhány tiszteletre méltó technológiát, de az evolúció már milliárd éve "tervez". A Spirostomum kitalálta, hogyan mozoghat hihetetlen gyorsasággal egy teljesen más biológiai stratégiával – és mi csak most kezdjük megérteni.
Legközelebb, amikor pislogsz, szánj egy pillanatot arra, hogy egy egysejtű organizmus valahol egy tócsában valószínűleg messze túlhúzza a teljes testedet. És valahol ennek a parányi lénynek a fehérjehálójában ott lapulhat a magja egy olyan technológiának, amit még fel sem találtunk.
Hát nem nagyszerű?
Forrás: ScienceDaily