跟踪细菌鞭毛马达的演变是怎样的?

细菌应用几十纳米技术宽的分子马达转动小尾巴(微绒毛),将他们送入栖息的地方。

与人工合成电机一样,这种纳米设备具备与众不同的“定子”和“电机转子”部件,他们互相转动。这种电机的构造决策了他们的输出功率和细菌的游水能力。先前,王国理工大学的研究者Morgan Beeby以及合作方对这种电机开展了科学研究,发觉了决策细菌摆动抗压强度的首要条件。

她们发觉细菌健身运动所具备的定子构造越多,其转驱动力越大,细菌摆动的能力越强。虽然存有这种差别,DNA序列剖析显示信息关键电机与先祖有关。这造成精英团队提出质疑构造和游水多元性是怎样从同样的关键设计方案演化而成的。

如今,在“科学研究汇报”杂志期刊上发布的新科学研究中,Beeby博士的精英团队根据将三d显像与DNA剖析紧密结合,可以创建细菌电机的“族谱”。这使她们可以掌握先祖电机的外型,及其他们怎样转变成今日所闻的繁杂电机。专家发觉了初始和繁杂细菌物种的柴油发动机中间的显著差别。尽管很多初始物种有大概12个定子,但更繁杂的物种有大概17个定子。这与DNA剖析一起说明,古时候轿车也将会仅有12个定子。

创作者说:“初始物种和繁杂物种中间的这类显著分离出来意味着了演变中的”极大飞越“。“大家的研究表明,电机输出功率容积的提升可能是目前构造结合的結果。这产生了一个构造支撑架,以融合大量的定子,融合起來以高些的能量驱动器转动。“

以便开展此项科学研究,Beeby博士以及朋友运用一种称之为超低温挑选光学显微镜的方式 ,对来源于不一样类型细菌(Wolinellasuccinogenes,Arcobacter butzleri和Bdellovibriobacteriovorus)的多种多样电机开展了数据可视化。该方式涉及到使自体内的电机迅速冷藏。一旦冻洁,就可以从每个视角对他们开展显像,以创建电机內部电机外型的3d图纸像。

随后,该精英团队应用DNA序列剖析创建了该物种的“族谱”,这与她们的游水能力和健身运动特点相关。

科学研究工作人员发觉,具备17个或大量定子的细菌以及家属在其电机上额外了附加的构造。她们坚信这种附加的构造结合在繁杂的细菌中,以出示更大的支撑架,以适用大量的定子。“殊不知,这并不是一次性恶性事件,”有人说。“附加的构造好像早已在不一样类型的细菌中演变了很数次,应用不一样的搭建块但造成同样的作用。”

“细菌电机是繁杂的设备,但根据那样的科学研究,我们可以见到他们是怎样以不一样的流程演变的,”Beeby博士填补道。“除此之外,从12个定子到17个的'飞越',尽管是一个杰出的自主创新,但与高等动物的羽翼,双眼或中枢神经系统一样,具备'微生物必然趋势'的一个层面:高扭距的征兆已演化为好几个時间,在其中一组最终融合产生大家工作中叙述的钢管脚手架。“

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