细菌鞭毛看起来像一条简单的尾巴或鞭子。 但它实际上是一个旋转的马达，可能是自然界迄今为止进化出的最复杂的蛋白质复合体。 在大肠杆菌中，这些马达能够达到惊人的速度；约为每分钟15,000转。（根据一项研究，世界纪录是一个弧菌细胞，其“通过激光显微镜测得的速度为每分钟100,000转。） 鞭毛以每秒20-30微米的速度推动细胞向前，或大约每秒15个身体长度。如果按猎豹的大小进行缩放，大肠杆菌将*几乎*成为最快的陆生生物。 1676年，荷兰布商安东尼·范·列文虎克首次观察到微生物的快速运动。安东尼对他所观察到的“微动物”的运动感到高兴，他写道：“我必须说，就我个人而言，没有比在一小滴水中看到这些成千上万的活生生的生物彼此之间移动的景象更令人愉快的了，每个生物都有自己独特的运动。” 但列文虎克并没有看到鞭毛。他反而认为这些微动物一定是“配备了爪子”。克里斯蒂安·埃伦贝格直到1836年才正确描述鞭毛。但令人惊讶的是，一直到1970年代，没人真正知道鞭毛是如何旋转的！ 在1973年，人们争论着两种竞争模型：螺旋波（弯曲）模型和旋转（螺旋）模型。第一个模型建议鞭毛像桨一样前后左右摆动，以推动细胞。螺旋模型则建议整个鞭毛像螺丝一样旋转。 在1974年，螺旋模型最终胜出。在两项独立的研究中，科学家们使用抗体将鞭毛固定在玻璃载片上，观察细胞像螺旋一样旋转。 而最终，在过去的一年里，鞭毛的高分辨率结构揭示了关于其复杂组装的更多信息。 尾巴由约20,000个自组装的单一蛋白质（称为鞭毛蛋白）组成。一个“驱动轴”或杆旋转尾巴，且本身由26个蛋白质亚单位组成。大肠杆菌中的每个“马达”由11个定子组成，每个定子由7个蛋白质构成。（其他类型的细胞有更多的定子，并以更高的扭矩游动。） 当质子通过这些定子中的微小通道流入细胞时，鞭毛开始旋转；类似于水流过涡轮。每个质子使定子的一个小部分改变形状并推动转子，向前推动一步。随着数十个定子同时工作，这些推动迅速旋转螺旋桨。 我正在为@AsimovPress写一篇关于这个的文章，真的很享受学习鞭毛及其历史。这是一个极其复杂的结构，理解起来确实很有挑战性！