حل معمای ۵۰ ساله حرکت یک باکتری ترسناک

حققان دانشگاه ویرجینیا معمای پنجاه ساله ای را حل کرده اند که نشان می دهد باکتری E. coli و دیگر باکتری ها چگونه قادر به حرکت هستند.

یک تیم بین المللی از محققان به رهبری «ادوارد اچ. اگلمن» از دانشگاه ویرجینیا توانسته اند با استفاده از میکروسکوپ الکترونی کرایو (cryo- EM) و مدل سازی های پیشرفته کامپیوتری ببینند چه ساختاری موجب حرکت این موجودات فوق العاده ریز می شود. باکتری ها ظاهرا با پیچاندن زائده های دراز خود که شکلی شبیه رشته دارند، آنها را به حالتی شبیه ابزار چوب پنبه کش در می آورند و مانند پیشران از آنها استفاده می کنند.

اگلمن می گوید: «هرچند از ۵۰ سال پیش مدل هایی درباره چگونگی تبدیل این رشته ها به شکل های پیچیده ی قاعده مند وجود داشت، ما حالا ساختار این رشته ها را با جزئیاتی در سطح اتمی مشخص کرده ایم.»

باکتری های مختلف یک یا چند زائده موسوم به تاژک یا فلاژل دارند. یک تاژک از هزاران زیرواحد ساخته شده، ولی همه این زیرواحدها دقیقا مثل هم هستند. تاژک ها باید حالتی شبیه ابزار چوب پنبه بازکن داشته باشند تا مانند یک پیشران باکتری (Bacterium) را به جلو حرکت دهند. دانشمندان به این شکل «ابرپیچش» می گویند و حالا بالاخره فهمیده اند که باکتری ها چگونه حرکت می کنند.

اگلمن و تیمش می گوید پروتئینی که تاژک را می سازد، میتواند در ۱۱ حالت وجود داشته باشد. ترکیب همین حالت هاست که امکان شکل گیری حالتی شبیه چوب پنبه کش را فراهم می کند.

پیش تر تصور می شد که پیشران باکتری ها نسبت به ارگانیزم های تک سلولی دیگری موسوم به آرکی ها تفاوت های زیادی دارند. آرکی ها در محیط های بسیار سخت زمین از جمله در استخرهای جوشان اسیدی در اعماق اقیانوس وجود دارند. برررسی های اگلمن نشان داده که پروتئین سازنده تاژک آرکی ها در ۱۰ حالت مختلف وجود دارد. اگرچه جزئیات آنها فرق های بسیاری با تاژک باکتری ها داشته، اما نتیجه یکسان بوده و همان شکل چوب پنبه بازکن را ایجاد کرده است.