Der bakterielle Flagellum sieht aus wie ein einfacher Schwanz oder Peitsche. Aber es ist tatsächlich ein rotierender Motor und vielleicht der komplexeste Proteinkomplex, den die Natur je hervorgebracht hat. In E. coli sind diese Motoren in der Lage, erstaunliche Geschwindigkeiten zu erreichen; etwa 15.000 U/min. (Der Weltrekord, laut einer Studie, liegt bei einer Vibrio-Zelle, die „mit 100.000 U/min durch Laser-Mikroskopie gemessen wurde.) Der Flagellum treibt die Zelle mit Geschwindigkeiten von 20-30 Mikrometern pro Sekunde voran, oder ungefähr 15 Körperlängen pro Sekunde. Wenn man ihn auf die Größe eines Gepards hochskaliert, wäre E. coli *fast* das schnellste Landorganismus. Die schnellen Bewegungen eines Mikroben wurden erstmals 1676 von Antony van Leeuwenhoek, einem niederländischen Tuchhändler, beobachtet. Antony war begeistert von der Bewegung seiner „Animalcule“ und schrieb: „Ich muss sagen, dass für meinen Teil kein angenehmerer Anblick je vor mein Auge gekommen ist als diese vielen Tausenden von lebenden Kreaturen, die alle lebendig in einem kleinen Wassertropfen gesehen werden, die untereinander bewegen, wobei jedes einzelne Wesen seine eigene Bewegung hat.“ Aber Leeuwenhoek sah keine Flagellen. Er nahm vielmehr an, dass diese Animalcule „mit Pfoten ausgestattet“ sein müssten. Christian Ehrenberg würde Flagellen erst 1836 richtig beschreiben. Aber erstaunlicherweise wusste bis in die 1970er Jahre niemand wirklich, wie der Flagellum sich drehte! 1973 gab es zwei konkurrierende Modelle, über die die Leute stritten: das helikale Wellen- (Biegungs-) Modell und das rotierende (Korkenzieher-) Modell. Das erste Modell schlug vor, dass der Flagellum hin und her, von Seite zu Seite peitschte, um die Zelle wie ein Paddel voranzutreiben. Das Korkenzieher-Modell schlug vor, dass sich der gesamte Flagellum stattdessen wie eine Schraube dreht. 1974 setzte sich schließlich das Korkenzieher-Modell durch. In zwei separaten Studien befestigten Wissenschaftler Flagellen mit Antikörpern an Glasplatten und beobachteten, wie die Zellen sich wie Korkenzieher drehten. Und schließlich haben in nur dem letzten Jahr hochauflösende Strukturen des Flagellums viel mehr über seine komplexe Anordnung offenbart. Der Schwanz besteht aus ~20.000 selbst zusammenbauenden Kopien eines einzelnen Proteins, das Flagellin genannt wird. Eine „Antriebswelle“ oder Stange dreht den Schwanz und besteht selbst aus 26 Proteineinheiten. Jeder „Motor“ in E. coli besteht aus 11 Statoren, von denen jeder aus 7 Proteinen besteht. (Andere Zelltypen haben sogar noch mehr Statoren und schwimmen mit viel höheren Drehmomenten.) Der Flagellum dreht sich, wenn Protonen durch winzige Kanäle in diesen Statoren in die Zelle fließen; ähnlich wie Wasser, das durch eine Turbine fließt. Jedes Proton lässt einen kleinen Teil des Stators seine Form ändern und gegen den Rotor drücken, wodurch er einen Schritt nach vorne geschoben wird. Mit Dutzenden von Statoren, die gleichzeitig arbeiten, drehen diese Schubser schnell den Propeller. Ich schreibe gerade einen Aufsatz für @AsimovPress darüber und genieße es wirklich, über den Flagellum und seine Geschichte zu lernen. Es ist eine außergewöhnlich komplizierte Struktur, und es war eine Herausforderung, sie zu verstehen!