Загальна біологія
Для початку згадаємо, що це за організми і яке місце вони займають у системі органічного миру на нашій планеті. Домен Bacteria поєднує величезна кількість одноклітинних прокариотических (без оформленого ядра) організмів.Ці живі клітини з'явилися на арені життя майже 4 мільярди років тому і були першими поселенцями планети. Вони можуть бути самої різної форми (коки, палички, вібріони, спірохети), але більшість з них - джгутикові. Де живуть бактерії? Скрізь. На планеті живе понад 5x10 30 . В 1 грамі грунту їх налічується близько 40 мільйонів, в нашому організмі мешкає до 39 трильйонів. Їх можна зустріти на дні Маріанської западини, в гарячих «чорних курців» на дні океанів, в льодах Антарктиди, а на ваших руках зараз знаходиться до 10 мільйонів бактерій.
Значення незаперечно
Незважаючи на мікроскопічні розміри (05-5 мкм) їх загальна біомаса на Землі більше, ніж біомаса тварин і рослин, разом узятих. Їх роль у круговороті речовин незамінна, а їх властивості консументов (руйнівників органіки) не дозволяють планеті покритися горами трупів.Ну і не варто забувати про патогенах: збудниками чуми, віспи, сифілісу, туберкульозу та багатьох інших інфекційних захворювань теж є бактерії. Бактерії знайшли застосування в господарській діяльності людини. Починаючи від харчової промисловості (кисломолочні продукти, сири, квашені овочі, алкогольні напої), «зеленій» економіці (біопаливо, біогаз) до методів клітинної інженерії та виробництва лікарських препаратів (вакцини, сироватки, гормони, вітаміни).
Загальна морфологія
Як вже говорилося, у цих одноклітинних представників житті немає ядра, їх спадковий матеріал (молекули ДНК у вигляді кільця) розташовані в певному ділянці цитоплазми (нуклеоид). Клітка їх має плазматическую мембрану і щільну капсулу, утворену пептидогликаном муреином. З клітинних органел у бактерій є мітохондрії, можуть бути хлоропласти та інші структури з різними функціями. Більшість бактерій - джгутикові. Щільна капсула на поверхні клітини не дозволяє їм пересуватися за допомогою зміни самої клітини, як це роблять амеби. Їх джгутики – це щільні білкові утворення різної довжини і діаметром близько 20 нм. Одні бактерії мають єдиний джгутик (монотрихи), в інших їх два (амфитрихи). Іноді джгутики розташовані пучками (лофотрихи) або ж покривають всю поверхню клітини (перитрихи). Багато з них живуть у вигляді поодиноких клітин, але деякі утворюють скупчення (пари, ланцюжки, филаменты, гіфи).
Особливості руху
Джгутикові бактерії можуть рухатися по-різному. Одні рухаються вперед, а напрямок змінюють шляхом перекидання. Деякі здатні до сіпання, інші пересуваються шляхом ковзання.Джгутики бактерій виконують функції не тільки клітинного «весла», але можуть бути і «абордажным» знаряддям. Зовсім донедавна вважали, що джгутик бактерії виляє як хвіст у змії. Останні дослідження показали, що джгутик бактерій влаштований значно складніше. Він працює як турбіна. Приєднаний до приводу, він обертається в одному напрямку. Привід, або жгутиковый мотор бактерії, – це складна молекулярна структура, яка працює як м'яз. З тією відмінністю, що м'яз після вчинення стиснення повинна розслаблятися, а мотор бактерії працює постійно.
Наномеханизм роботи джгутика
Не заглиблюючись в біохімію руху, зазначимо, що у створенні приводу джгутика бере участь до 240 білків, які діляться на 50 молекулярних складових з певною функцією в системі. У цій руховій системі бактерії є ротор, який рухається, і статор, який забезпечує цей рух. Є привідний вал, втулка, зчеплення, гальма і прискорювачі Цей мініатюрний двигун дозволяє бактерії здійснювати переміщення на відстані в 35 разів більші, ніж її власний розмір всього лише за 1 секунду. При цьому на роботу самого джгутика, що здійснює 60 тисяч обертів у хвилину, організм витрачає всього 01 % всієї енергії, яку витрачає клітина.Дивно ще й те, що всі запчастини свого рухового механізму бактерія може замінювати і ремонтувати «на ходу». Просто уявіть, що ви летите в літаку. А техніки змінюють лопаті працюючого мотора.
Жгутикові бактерія проти Дарвіна
Двигун, здатний працювати зі швидкістю до 60000 оборотів в хвилину, самочинящийся і використовує у вигляді палива всього лише вуглеводи (цукру), що має пристрій схоже електричному двигуну – могло таке пристрій виникнути в процесі еволюції? Саме це питання задав собі в 1988 році доктор біологічних наук Майкл Біхі. Він ввів в біологію поняття несократимой системи – системи, в якій усі її частини одночасно необхідні для забезпечення її роботи, а видалення хоч однієї частини призводить до повного порушення її функціонування. З позиції еволюції Дарвіна, всі структурні зміни в організмі відбуваються поступово і відбираються природним відбором тільки успішні. Висновки М. Біхі, викладені у книзі «Чорний ящик Дарвіна» (1996): двигун жгутиковой бактерії – неподільна система з більш ніж 40 частин, і відсутність хоча б однієї призведе до повної нефункціональності системи, а значить, ця система не могла відбутися шляхом природного відбору.