Микроб за считаные секунды вытягивает «шею» в 30 раз длиннее тела
Одноклеточный организм Lacrymaria olor — один из самых оригинальных и поразительных охотников на планете. Микроб имеет тело овальной формы размером всего 40 микрометров, на конце которого имеется едва заметный выступ. Однако стоит потенциальной добыче показаться поблизости, «шея» одноклеточного охотника в пару секунд становится… в 30 раз длиннее тела. За эту удивительную способность микроб был назван Лох-Несским чудовищем.
Ученые много раз наблюдали за тем, как L. olor мгновенно вытягивает «шею». Однако понять, как при столь невероятном растяжении одноклеточному организму удается не разорвать собственную клеточную мембрану, никак не получалось. Микробиологи подозревали, что тело микроба должно где-то хранить дополнительную длину охотничьего «устройства», но вот где и как, оставалось большой загадкой.

Но теперь Элиотт Флаум и Ману Пракаш из Стэнфордского университета, похоже, разгадали интригующую тайну. Исследователи опубликовали в научном журнале «Science» статью, где сообщили, что микроорганизм использует принцип оригами. Его клеточные мембраны и внутренняя структура легко раскладывается, а потом снова компактно складывается.
Это означает, что сила и энергия, которые L. olor затрачивает на действия с мембраной, весьма низкие.
В течение жизни Lacrymaria olor способен вытянуть «шею» примерно 20 000 раз абсолютно без всяких последствий для себя, отмечают исследователи.

Техника, которую использует крошечный одноклеточный организм, крайне необычна. И ее методика тянет за собой целый состав потенциальных проблем. Как правило, чтобы подобным образом деформировать мембрану, требуется огромное количество энергии. Кроме того, при той стремительной скорости, с которой L. olor вытягивает «шею», организм не сможет произвести достаточно нового мембранного материала.
При этом «шея» должна быть чрезвычайно гибкой. Это нужно для того, чтобы совершать быстрые движения во время охоты. И в то же время «шее» просто необходимо быть жесткой и крепкой, иначе она сломается при первом же броске. Однако микроорганизм сумел решить все эти проблемы, научившись складывать мембрану на этом участке в несколько слоев.
Линии сгиба мембраны имеют сложную изогнутую геометрию, которая позволяет ей разворачиваться в цилиндр. Под свернутой мембраной находится сеть спирально намотанных трубочек, которые складываются вместе с мембраной и, в свою очередь, помогают в упорядоченном сворачивании и разворачивании.
Принцип такой работы аналогичен так называемому оригами Есимуры. Там цилиндр тоже состоит из сложенных ромбов, и он также растягивается или, напротив, компактно сворачивается.

Но есть вопрос, который по-прежнему остается открытым. Известно, что, когда объекты микрометрового размера движутся в воде навстречу друг другу, неизбежно возникает сила отталкивания. Теоретически «шея»-оригами должна отбросить добычу далеко в сторону. Но так не происходит. Почему, непонятно. Поэтому пока что не все тайны «Лох-Несского чудовища» из микромира разгаданы.
А вообще, микробы просто поражают воображение своими способами охоты и выживания.
Например, миксобактерии вида Myxococcus xanthus научились охотиться коллективно. Они способны формировать плотные рои или волны бактерий, при этом демонстрируя точно такое же поведение, как хищные животные, которые ведут охоту стаей.

Эти бактерии реагируют на химические сигналы, выделяемые как ими самими, так и их жертвами. Например, они могут обнаружить питательные вещества, выделяемые другими бактериями, и по ним прийти к своей добыче.
Myxococcus xanthus используют особые белки как сигналы для координации поведения и агрегации в большие коллективы. Эти сигналы позволяют бактериям «общаться» между собой, регулируя плотность стай и оптимизируя охотничье поведение.
Кроме того, есть бактерии, которые способны вести химическую войну против конкурентов. Например, некоторые бактерии производят антибиотики, такие как пенициллин, чтобы подавлять или убивать конкурирующие микробы в своей нише. Например, стрептомицеты генерируют стрептомицин, который подавляет рост многих грамположительных и грамотрицательных бактерий. Это дает стрептомицетам огромное преимущество в борьбе за ограниченные ресурсы.
Способы войны очень разнообразны. Геномные паразиты, такие как бактериофаги, могут использовать бактерий для собственного размножения. Некоторые бактериофаги, например T4, вводят свою ДНК в клетку E. Coli. Там она интегрируется и использует клеточную машинерию для производства новых вирусных частиц, которые затем исчерпают ресурсы клетки и вызовут ее разрушение.
Некоторые бактерии, такие как Salmonella и Yersinia, имеют сложные секреторные системы, которые функционируют как «шприцы», вводящие токсические белки непосредственно в клетки других бактерий. Эти белки вызывают гибель клетки-жертвы, позволяя хищнику получить доступ к ее содержимому.
Это просто чудо!
Ученые много раз наблюдали за тем, как L. olor мгновенно вытягивает «шею». Однако понять, как при столь невероятном растяжении одноклеточному организму удается не разорвать собственную клеточную мембрану, никак не получалось. Микробиологи подозревали, что тело микроба должно где-то хранить дополнительную длину охотничьего «устройства», но вот где и как, оставалось большой загадкой.

Но теперь Элиотт Флаум и Ману Пракаш из Стэнфордского университета, похоже, разгадали интригующую тайну. Исследователи опубликовали в научном журнале «Science» статью, где сообщили, что микроорганизм использует принцип оригами. Его клеточные мембраны и внутренняя структура легко раскладывается, а потом снова компактно складывается.
Это означает, что сила и энергия, которые L. olor затрачивает на действия с мембраной, весьма низкие.
В течение жизни Lacrymaria olor способен вытянуть «шею» примерно 20 000 раз абсолютно без всяких последствий для себя, отмечают исследователи.

Принцип Есимуры
Техника, которую использует крошечный одноклеточный организм, крайне необычна. И ее методика тянет за собой целый состав потенциальных проблем. Как правило, чтобы подобным образом деформировать мембрану, требуется огромное количество энергии. Кроме того, при той стремительной скорости, с которой L. olor вытягивает «шею», организм не сможет произвести достаточно нового мембранного материала.
При этом «шея» должна быть чрезвычайно гибкой. Это нужно для того, чтобы совершать быстрые движения во время охоты. И в то же время «шее» просто необходимо быть жесткой и крепкой, иначе она сломается при первом же броске. Однако микроорганизм сумел решить все эти проблемы, научившись складывать мембрану на этом участке в несколько слоев.
Линии сгиба мембраны имеют сложную изогнутую геометрию, которая позволяет ей разворачиваться в цилиндр. Под свернутой мембраной находится сеть спирально намотанных трубочек, которые складываются вместе с мембраной и, в свою очередь, помогают в упорядоченном сворачивании и разворачивании.
Принцип такой работы аналогичен так называемому оригами Есимуры. Там цилиндр тоже состоит из сложенных ромбов, и он также растягивается или, напротив, компактно сворачивается.

Но есть вопрос, который по-прежнему остается открытым. Известно, что, когда объекты микрометрового размера движутся в воде навстречу друг другу, неизбежно возникает сила отталкивания. Теоретически «шея»-оригами должна отбросить добычу далеко в сторону. Но так не происходит. Почему, непонятно. Поэтому пока что не все тайны «Лох-Несского чудовища» из микромира разгаданы.
Тотальные войны микромира
А вообще, микробы просто поражают воображение своими способами охоты и выживания.
Например, миксобактерии вида Myxococcus xanthus научились охотиться коллективно. Они способны формировать плотные рои или волны бактерий, при этом демонстрируя точно такое же поведение, как хищные животные, которые ведут охоту стаей.

Эти бактерии реагируют на химические сигналы, выделяемые как ими самими, так и их жертвами. Например, они могут обнаружить питательные вещества, выделяемые другими бактериями, и по ним прийти к своей добыче.
Myxococcus xanthus используют особые белки как сигналы для координации поведения и агрегации в большие коллективы. Эти сигналы позволяют бактериям «общаться» между собой, регулируя плотность стай и оптимизируя охотничье поведение.
Кроме того, есть бактерии, которые способны вести химическую войну против конкурентов. Например, некоторые бактерии производят антибиотики, такие как пенициллин, чтобы подавлять или убивать конкурирующие микробы в своей нише. Например, стрептомицеты генерируют стрептомицин, который подавляет рост многих грамположительных и грамотрицательных бактерий. Это дает стрептомицетам огромное преимущество в борьбе за ограниченные ресурсы.
Способы войны очень разнообразны. Геномные паразиты, такие как бактериофаги, могут использовать бактерий для собственного размножения. Некоторые бактериофаги, например T4, вводят свою ДНК в клетку E. Coli. Там она интегрируется и использует клеточную машинерию для производства новых вирусных частиц, которые затем исчерпают ресурсы клетки и вызовут ее разрушение.
Некоторые бактерии, такие как Salmonella и Yersinia, имеют сложные секреторные системы, которые функционируют как «шприцы», вводящие токсические белки непосредственно в клетки других бактерий. Эти белки вызывают гибель клетки-жертвы, позволяя хищнику получить доступ к ее содержимому.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Что случится с Сибирью к 2080 году: прогноз красноярских ученых и эксперта NASA
Арбузы вместо мерзлоты, большая ложка дегтя и открытый финал — в одном из самых обстоятельных исследований о будущем России...
Почти детективная история: в Ленобласти обнаружен самый большой клад серебра за всю историю
Среди находок две уникальные монеты, которых всего четыре в мире, включая, а также языческие вороны Одина… среди православных крестов...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...
Раскрыта 217-летняя тайна: искусственный интеллект взломал зашифрованное письмо Наполеона
Нейросети последних лет — это реальный прорыв: только за несколько недель было вскрыто более 30 безнадежных шифров...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
Радиационная «бомба замедленного действия» обнаружена в Чернобыле: и они до сих пор готова «взрываться»
Новые опыты покажут, каким будет зона отчуждения для следующих поколений...
Искусственный интеллект «ненавидит»… белых мужчин: новое исследование еще раз подтвердило западный тренд
Появление нейросетей значительно ухудшило положение одной из групп белого населения в Америке и Европе...
Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
Космические инженеры знают три способа обмануть невесомость. Но пока рабочий из них только один, да и то есть нюансы...
Тайна Мертвого моря: что «кипятит» водоем изнутри, рассказали ученые
Оказалось, что в кристалликах соли скрыта история прошедших эпох...
100-летняя страшная история с черепами у древнеегипетских гробниц наконец-то прояснилась
Неожиданно оказалось, что человеческие жертвоприношения 5000 лет назад совершались совсем не так, как описано в древних табличках...
Аура цвета индиго: как появился этот феномен и кем в итоге стали уникальные дети
Их называли будущим человечества, но чуда не случилось. Разбираемся, почему так произошло...
Главный поджигатель в истории Австралии: почему ученые обвиняют капитана Джеймса Кука в постоянных мегапожарах на Зеленом континенте?
Воскрешение традиции, которую сломали британские колонизаторы, поможет «потушить» Пылающую Австралию...
Секрет марсианского «невозможного» облака-призрака наконец-то разгадан
Как оказалось, на Красной планете работает физика, которая на Земле считалась чистой теорией...
Таинственные траншеи в Австралии помогут открыть скрытые пещеры на Марсе
Равнина, которая 14 миллионов лет без воды, подсказала ученым, как расшифровывать фотографии с Красной планеты...