Бактеріальний джгутик схожий на простий хвіст, або батіг. Але насправді це обертовий двигун, і, можливо, найскладніший білковий комплекс, який коли-небудь еволюціонував. У кишкової палички ці мотори здатні розвивати дивовижні швидкості; близько 15 000 об/хв. (Світовий рекорд, згідно з одним дослідженням, був встановлений для клітини вібріона, яка була «зафіксована на 100 000 об/хв за допомогою лазерної мікроскопії.) Джгутик просуває клітину вперед зі швидкістю 20-30 мкм на секунду, або приблизно 15 довжин тіла на секунду. Якщо його масштабувати до розміру гепарда, кишкова паличка буде «майже» найшвидшим наземним організмом. Різкі рухи мікроба вперше спостерігав у 1676 році Антоні ван Левенгук, голландський торговець сукном. Антоній був у захваті від руху своїх «тварин», пишучи: «Мушу сказати зі свого боку, що перед моїм оком ще не виникало приємнішого видовища, ніж ці багато тисяч живих істот, які всі живі в маленькій краплі води, що рухаються між собою, і кожна з них має свій власний рух». Але Левенгук не бачив джгутиків. Він вважав, що ці тварини повинні бути «забезпечені лапами». Крістіан Еренберг не зміг належним чином описати джгутики до 1836 року. Але дивно, але аж до 1970-х років ніхто насправді не знав, як обертається джгутик! У 1973 році існували дві конкуруючі моделі, про які люди сперечалися: гвинтово-хвильова (згинальна) модель і обертова (штопор). Перша модель передбачала, що джгутик рухався вперед і назад, з боку в бік, щоб рухати клітину, як весло. Модель штопора передбачала, що весь джгутик замість цього обертається навколо себе, як гвинт. У 1974 році модель штопора остаточно перемогла. У двох окремих дослідженнях вчені прикріплювали джгутики до предметних скелець за допомогою антитіл і спостерігали, як клітини обертаються навколо і навколо, як штопори. І, нарешті, лише за останній рік структури джгутика з високою роздільною здатністю розкрили НАБАГАТО більше про його хитромудру збірку. Хвіст складається з ~ 20 000 самозбірних копій одного білка, званого флагеліном. «Карданний вал», або стрижень, обертає хвіст і сам складається з 26 білкових субодиниць. Кожен «мотор» у кишкової палички складається з 11 статора, кожен з яких складається з 7 білків. (Інші типи клітин мають ще більше статорів і плавають з набагато більшим крутним моментом.) Джгутик обертається, коли протони надходять у клітину через крихітні канали в цих статорах; схоже на воду, що протікає через турбіну. Кожен протон змушує невелику частину статора змінювати форму і тиснути на ротор, підштовхуючи його вперед на один крок. Коли десятки статорів працюють одночасно, ці поштовхи швидко обертають пропелер. Зараз я пишу есе для @AsimovPress про це, і мені дуже подобається дізнаватися про джгутик та його історію. Однак це надзвичайно складна структура, і її було складно зрозуміти!