O desenvolvimento da microbiologia trouxe muitas descobertas nas últimas décadas. E uma delas são as peculiaridades do movimento das bactérias flageladas. O design dos motores desses organismos antigos acabou sendo muito complexo e, de acordo com o princípio de seu trabalho, é muito diferente dos flagelos de nossos parentes eucarióticos mais próximos dos protozoários. O motor da bactéria flagelada tem sido a controvérsia mais quente entre criacionistas e evolucionistas. Sobre bactérias, seus motores flagelares e muito mais - este artigo.
Biologia geral
Para começar, vamos lembrar que tipo de organismos eles são e que lugar eles ocupam no sistema do mundo orgânico do nosso planeta. O domínio Bacteria une um grande número de organismos procariontes unicelulares (sem núcleo formado).
Essas células vivas apareceram no cenário da vida há quase 4 bilhões de anos e foram os primeiros colonizadores do planeta. Eles estãopodem ser de várias formas (cocos, bastonetes, vibrios, espiroquetas), mas a maioria deles são flagelos.
Onde as bactérias vivem? Em toda parte. Existem mais de 5×1030 no planeta. Existem cerca de 40 milhões deles em 1 grama de solo, até 39 trilhões vivem em nosso corpo. Eles podem ser encontrados no fundo da Fossa das Marianas, em quentes "fumadores negros" no fundo dos oceanos, no gelo da Antártida, e atualmente você tem até 10 milhões de bactérias em suas mãos.
O valor é inegável
Apesar de seu tamanho microscópico (0,5-5 mícrons), sua biomassa total na Terra é maior do que a biomassa de animais e plantas combinadas. Seu papel na circulação de substâncias é insubstituível, e suas propriedades de consumidores (destruidores de matéria orgânica) não permitem que o planeta seja coberto por montanhas de cadáveres.
E não se esqueça dos patógenos: peste, varíola, sífilis, tuberculose e muitas outras doenças infecciosas também são causadas por bactérias.
As bactérias encontraram aplicação na atividade econômica humana. Desde a indústria alimentícia (produtos lácteos, queijos, legumes em conserva, bebidas alcoólicas), a economia verde (biocombustíveis e biogás) até métodos de engenharia celular e a produção de medicamentos (vacinas, soros, hormônios, vitaminas).
Morfologia geral
Como já mencionado, esses representantes unicelulares da vida não possuem núcleo, seu material hereditário (moléculas de DNA em forma de anel) está localizado em uma determinada área do citoplasma (nucleoide). Sua célula possui membrana plasmática euma cápsula densa formada pela mureína de peptidoglicano. Das organelas celulares, as bactérias possuem mitocôndrias, podendo haver cloroplastos e outras estruturas com diversas funções.
A maioria das bactérias são flagelos. A cápsula apertada na superfície da célula impede que eles se movam, alterando a própria célula, como fazem as amebas. Seus flagelos são formações proteicas densas de vários comprimentos e um diâmetro de cerca de 20 nm. Algumas bactérias têm um único flagelo (monótrico), enquanto outras têm dois (anfítricos). Algumas vezes os flagelos estão dispostos em feixes (lofotríquios) ou cobrem toda a superfície da célula (peritríquios).
Muitos deles vivem como células únicas, mas alguns formam aglomerados (pares, cadeias, filamentos, hifas).
Recursos de movimento
As bactérias flagelares podem se mover de diferentes maneiras. Alguns avançam apenas e mudam de direção ao cair. Alguns são capazes de se contorcer, enquanto outros se movem deslizando.
Os flagelos bacterianos funcionam não apenas como um "remo" celular, mas também podem ser uma ferramenta de "embarque".
Até recentemente, acreditava-se que o flagelo de uma bactéria balançava como o rabo de uma cobra. Estudos recentes mostraram que o flagelo das bactérias é muito mais complicado. Funciona como uma turbina. Anexado à unidade, ele gira em uma direção. A unidade, ou motor flagelar das bactérias, é uma estrutura molecular complexa que funciona como um músculo. Com a diferença de que o músculo deve relaxar após a contração, e o motor bacteriano trabalha constantemente.
Nanomecanismo do flagelo
Sem nos aprofundarmos na bioquímica do movimento, notamos que até 240 proteínas estão envolvidas na criação do drive do flagelo, que são divididos em 50 componentes moleculares com função específica no sistema.
Neste sistema de propulsão de bactérias, existe um rotor que se move e um estator que proporciona esse movimento. Há um eixo de acionamento, bucha, embreagem, freios e aceleradores
Este motor em miniatura permite que uma bactéria viaje 35 vezes seu próprio tamanho em apenas 1 segundo. Ao mesmo tempo, pelo trabalho do próprio flagelo, que faz 60 mil rotações por minuto, o corpo gasta apenas 0,1% de toda a energia que a célula consome.
Também é surpreendente que a bactéria possa substituir e reparar todas as partes de seu mecanismo de propulsão "em movimento". Imagine que você está em um avião. E os técnicos trocam as lâminas de um motor em funcionamento.
Flagella vs Darwin
Um motor capaz de rodar a velocidades de até 60.000 rpm, com partida automática e usando apenas carboidratos (açúcar) como combustível, tendo um dispositivo semelhante a um motor elétrico - tal dispositivo poderia ter evoluído?
Esta é a pergunta que Michael Behe, PhD, fez a si mesmo em 1988. Ele introduziu na biologia o conceito de sistema irredutível - um sistema em que todas as suas partes são simultaneamente necessárias para garantir seu funcionamento, e a remoção de até mesmouma parte leva a uma interrupção completa de seu funcionamento.
Do ponto de vista da evolução de Darwin, todas as mudanças estruturais no corpo ocorrem gradualmente e apenas as bem-sucedidas são selecionadas pela seleção natural.
Conclusões de M. Behe, expostas no livro "Darwin's Black Box" (1996): o motor de uma bactéria flagelada é um sistema indivisível de mais de 40 partes, e a ausência de pelo menos uma levará a uma completa não-funcionalidade do sistema, o que significa que este sistema não pode ter surgido através da seleção natural.
Bálsamo para criacionistas
A teoria da criação apresentada pelo cientista e professor de biologia, reitor da Faculdade de Ciências Biológicas da Lehigh University of Bethlehem (EUA) M. Behe atraiu imediatamente a atenção de ministros e defensores da igreja a teoria da origem divina da vida.
Em 2005, Behe inclusive presenciou um processo nos Estados Unidos, onde Behe foi testemunha dos adeptos da teoria do "design inteligente", que cogitava a introdução do estudo do criacionismo no escolas de Dover no curso "Sobre pandas e pessoas". O processo foi perdido, o ensino de tal disciplina foi reconhecido como contrário à constituição vigente.
Mas o debate entre criacionistas e evolucionistas continua até hoje.
