細菌のべん毛は単純な尾、または鞭のように見えます。 しかし、それは実際には回転モーターであり、おそらくこれまでに進化した中で最も洗練されたタンパク質複合体の性質です。 大腸菌では、これらのモーターは驚くべき速度を発揮します。約15,000rpm。(ある研究によると、世界記録は「レーザー顕微鏡で100,000 rpmでクロックされた」ビブリオ細胞に関するものです。 べん毛は、毎秒20〜30ミクロン、または毎秒約15体の長さの速度で細胞を前進させます。チーターほどの大きさにスケールアップすれば、大腸菌は*ほぼ*最速の陸上生物になるでしょう。 微生物の飛び散りは、1676年にオランダの布商人アントニー・ファン・レーウェンフックによって初めて観察されました。アントニウスは彼の「動物の猫」の動きに喜び、「私としては、小さな水滴の中で生きていて、互いに動き、それぞれが独自の適切な動きを持っているこれらの何千もの生き物ほど楽しい光景は私の目の前に現れたと言わざるを得ません。」 しかし、レーウェンフックはべん毛を見ませんでした。むしろ、彼は、これらの動物には代わりに「足が備わっている」必要があると考えました。クリスチャン・エーレンバーグは、1836年までべん毛を適切に説明しませんでした。しかし驚くべきことに、1970 年代まで、べん毛がどのように回転するかを実際に知る人は誰もいませんでした。 1973年には、ヘリカルウェーブ(曲げ)モデルと回転(コルク抜き)モデルの2つの競合モデルが議論されました。最初のモデルは、鞭毛が左右に前後に鞭打って、細胞をパドルのように推進することを示唆しました。コルク抜きモデルは、鞭毛全体が代わりにネジのように回転することを示唆しました。 1974年、ついにコルク抜きモデルが勝ちました。2つの別々の研究では、科学者たちは抗体を使ってべん毛をスライドガラスに貼り付け、細胞がコルク抜きのように回転するのを観察しました。 そして最後に、昨年だけで、鞭毛の高解像度構造により、その複雑なアセンブリについてさらに多くのことが明らかになりました。 尾は、鞭毛リンと呼ばれる単一のタンパク質の~20,000の自己組織化コピーから作られています。「ドライブシャフト」またはロッドは尾を回転させ、それ自体が26のタンパク質サブユニットで構成されています。大腸菌の各「モーター」は11個のステーターで構成されており、それぞれが7つのタンパク質からできています。(他のタイプのセルはさらに多くのステーターを持ち、はるかに高いトルクで泳ぎます。 べん毛は、陽子がこれらのステーターの小さなチャネルを通って細胞に流れ込むと回転します。タービンを流れる水に似ています。各陽子はステーターの小さな部分を形状を変え、ローターを押してローターを一歩前進させます。一度に数十のステーターが動作するため、これらのナッジはプロペラを素早く回転させます。 私は今、これについて@AsimovPressにエッセイを書いていますが、鞭毛とその歴史について学ぶのが本当に楽しいです。しかし、これは非常に複雑な構造であり、理解するのが困難でした。