Flagellum vi khuẩn trông giống như một cái đuôi đơn giản, hoặc roi. Nhưng thực tế, nó là một động cơ quay, và có lẽ là phức hợp protein tinh vi nhất mà tự nhiên từng phát triển. Trong e. coli, những động cơ này có khả năng đạt tốc độ đáng kinh ngạc; khoảng 15.000 vòng/phút. (Kỷ lục thế giới, theo một nghiên cứu, là một tế bào Vibrio đã được "đo đạt 100.000 vòng/phút bằng kính hiển vi laser.) Flagellum đẩy tế bào tiến về phía trước với tốc độ 20-30 micron mỗi giây, hoặc khoảng 15 chiều dài cơ thể mỗi giây. Nếu được phóng to đến kích thước của một con báo, E. coli sẽ *gần như* là sinh vật trên cạn nhanh nhất. Những chuyển động nhanh nhẹn của một vi sinh vật lần đầu tiên được quan sát vào năm 1676 bởi Antony van Leeuwenhoek, một thương nhân vải lanh người Hà Lan. Antony rất thích thú với chuyển động của những "động vật nhỏ" của mình, viết: "Tôi phải nói, về phần mình, rằng không có cảnh nào dễ chịu hơn đã từng xuất hiện trước mắt tôi hơn là hàng ngàn sinh vật sống này, được thấy tất cả sống động trong một giọt nước nhỏ, di chuyển giữa nhau, mỗi sinh vật đều có chuyển động riêng của nó." Nhưng Leeuwenhoek không thấy flagella. Ông cho rằng, thay vào đó, những động vật nhỏ này phải được "cung cấp chân". Christian Ehrenberg sẽ không mô tả đúng flagella cho đến năm 1836. Nhưng thật đáng kinh ngạc, cho đến tận những năm 1970, không ai thực sự biết cách mà flagellum quay! Năm 1973, có hai mô hình cạnh tranh mà mọi người tranh luận: mô hình sóng xoắn (bẻ cong) và mô hình quay (vít). Mô hình đầu tiên gợi ý rằng flagellum quất qua lại, từ bên này sang bên kia, để đẩy tế bào như một cái mái chèo. Mô hình vít gợi ý rằng toàn bộ flagellum thay vào đó quay như một cái vít. Năm 1974, mô hình vít cuối cùng đã chiến thắng. Trong hai nghiên cứu riêng biệt, các nhà khoa học đã gắn flagella vào các slide kính bằng cách sử dụng kháng thể, và quan sát khi các tế bào quay vòng quanh như những cái vít. Và cuối cùng, chỉ trong năm vừa qua, các cấu trúc độ phân giải cao của flagellum đã tiết lộ rất nhiều điều hơn về sự lắp ráp tinh vi của nó. Cái đuôi được làm từ ~20.000 bản sao tự lắp ráp của một protein duy nhất, gọi là flagellin. Một "trục truyền động," hoặc thanh, quay cái đuôi và chính nó được làm từ 26 tiểu đơn vị protein. Mỗi "động cơ" trong E. coli bao gồm 11 stator, mỗi cái được làm từ 7 protein. (Các loại tế bào khác có nhiều stator hơn, và bơi với mô-men xoắn cao hơn nhiều.) Flagellum quay khi proton chảy vào tế bào qua các kênh nhỏ trong những stator này; giống như nước chảy qua một tuabin. Mỗi proton làm một phần nhỏ của stator thay đổi hình dạng và đẩy vào rotor, đẩy nó về phía trước một bước. Với hàng chục stator hoạt động cùng một lúc, những cú đẩy này nhanh chóng quay cánh quạt. Tôi đang viết một bài luận cho @AsimovPress về điều này ngay bây giờ, và thực sự thích thú với việc tìm hiểu về flagellum và lịch sử của nó. Đây là một cấu trúc vô cùng phức tạp, tuy nhiên, và đã là một thách thức để hiểu!