Бактериальный жгутик выглядит как простой хвост или кнут. Но на самом деле это вращающийся мотор и, возможно, самый сложный белковый комплекс, который когда-либо эволюционировал в природе. В e. coli эти моторы способны развивать удивительные скорости; около 15 000 об/мин. (Мировой рекорд, согласно одному исследованию, принадлежит клетке Vibrio, которая была «зафиксирована на 100 000 об/мин с помощью лазерной микроскопии.) Жгутик толкает клетку вперед со скоростью 20-30 микрон в секунду, или примерно 15 длины тела в секунду. Если бы его масштабировать до размера гепарда, E. coli была бы *почти* самым быстрым наземным организмом. Дартующие движения микроба впервые были замечены в 1676 году Антонием ван Левенгуком, голландским торговцем тканями. Антоний был в восторге от движения своих «животных», написав: «Должен сказать, что для меня нет более приятного зрелища, чем эти тысячи живых существ, видимых в капле воды, движущихся друг среди друга, каждое существо имея свое собственное движение.» Но Левенгук не видел жгутиков. Он предположил, что эти животные должны быть «оснащены лапами». Кристиан Эренберг не описал жгутики должным образом до 1836 года. Но удивительно, что вплоть до 1970-х никто на самом деле не знал, как вращается жгутик! В 1973 году существовало две конкурирующие модели, о которых спорили: модель спиральной волны (изгиба) и модель вращающегося (шурупа). Первая модель предполагала, что жгутик взмахивает вперед и назад, из стороны в сторону, чтобы толкать клетку, как весло. Модель шурупа предполагала, что весь жгутик вращается, как шуруп. В 1974 году модель шурупа наконец победила. В двух отдельных исследованиях ученые прикрепили жгутики к стеклянным слайдам с помощью антител и наблюдали, как клетки вращались вокруг, как шурупы. И, наконец, всего лишь в прошлом году высокоразрешающие структуры жгутика раскрыли гораздо больше о его сложной сборке. Хвост состоит из ~20 000 самоорганизующихся копий одного белка, называемого флагеллином. «Вал», или стержень, вращает хвост и сам состоит из 26 белковых субединиц. Каждый «мотор» в E. coli состоит из 11 статоров, каждый из которых состоит из 7 белков. (Другие типы клеток имеют еще больше статоров и плавают с гораздо большими крутящими моментами.) Жгутик вращается, когда протоны поступают в клетку через крошечные каналы в этих статорах; подобно тому, как вода течет через турбину. Каждый протон заставляет небольшую часть статора изменять форму и толкать ротор, подталкивая его вперед на один шаг. С десятками статоров, работающих одновременно, эти толчки быстро вращают пропеллер. Я пишу эссе для @AsimovPress об этом сейчас и действительно наслаждаюсь изучением жгутика и его истории. Это чрезвычайно сложная структура, и ее понимание стало настоящим вызовом!