การพัฒนาทางจุลชีววิทยาทำให้เกิดการค้นพบมากมายในทศวรรษที่ผ่านมา และหนึ่งในนั้นคือลักษณะเฉพาะของการเคลื่อนไหวของแบคทีเรียที่ติดธง การออกแบบเครื่องยนต์ของสิ่งมีชีวิตโบราณเหล่านี้กลายเป็นเรื่องที่ซับซ้อนมากและตามหลักการทำงานของพวกมันนั้นแตกต่างจากแฟลกเจลลาของญาติของยูคาริโอตที่ใกล้เคียงที่สุดของโปรโตซัว เครื่องยนต์ของแบคทีเรียแฟลเจลเลตเป็นประเด็นถกเถียงที่ร้อนแรงที่สุดระหว่างผู้ทรงสร้างและนักวิวัฒนาการ เกี่ยวกับแบคทีเรีย แฟลกเจลลาร์ มอเตอร์ และอื่นๆ อีกมากมาย - บทความนี้
ชีววิทยาทั่วไป
เริ่มด้วย เรามาจำไว้ว่าพวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตประเภทไหนและพวกมันอาศัยอยู่ที่ใดในระบบของโลกอินทรีย์บนโลกของเรา โดเมนแบคทีเรียรวมสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตที่มีเซลล์เดียวจำนวนมาก (โดยไม่มีนิวเคลียสที่ก่อตัว) เข้าด้วยกัน
เซลล์ที่มีชีวิตเหล่านี้ได้ปรากฏตัวขึ้นในที่เกิดเหตุเมื่อเกือบ 4 พันล้านปีก่อน และเป็นผู้ตั้งถิ่นฐานกลุ่มแรกในโลก พวกเขาคือสามารถมีรูปร่างได้หลากหลาย (cocci, rods, vibrios, spirochetes) แต่ส่วนใหญ่เป็นแฟลกเจลลา
แบคทีเรียอาศัยอยู่ที่ไหน? ทุกที่. มีมากกว่า 5×1030 บนโลกใบนี้ มีประมาณ 40 ล้านตัวในดิน 1 กรัม มากถึง 39 ล้านล้านอาศัยอยู่ในร่างกายของเรา พวกมันสามารถพบได้ที่ก้นร่องลึกบาดาลมาเรียนา ใน "นักสูบบุหรี่ดำ" ที่ร้อนแรงที่ด้านล่างของมหาสมุทร ในน้ำแข็งของแอนตาร์กติกา และขณะนี้คุณมีแบคทีเรียมากถึง 10 ล้านตัวในมือของคุณ
ค่าที่ปฏิเสธไม่ได้
แม้จะมีขนาดจิ๋ว (0.5-5 ไมครอน) ชีวมวลรวมของพวกมันบนโลกนั้นยิ่งใหญ่กว่าชีวมวลของสัตว์และพืชรวมกัน บทบาทของพวกเขาในการไหลเวียนของสารไม่สามารถถูกแทนที่ได้ และคุณสมบัติของผู้บริโภค (ผู้ทำลายสารอินทรีย์) ไม่อนุญาตให้โลกถูกปกคลุมด้วยซากศพของภูเขา
และอย่าลืมเกี่ยวกับเชื้อโรค เช่น กาฬโรค ไข้ทรพิษ ซิฟิลิส วัณโรค และโรคติดเชื้ออื่นๆ อีกมากมายก็เกิดจากแบคทีเรีย
แบคทีเรียพบการประยุกต์ใช้ในกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ เริ่มต้นจากอุตสาหกรรมอาหาร (ผลิตภัณฑ์จากนมเปรี้ยว ชีส ผักดอง เครื่องดื่มแอลกอฮอล์) เศรษฐกิจสีเขียว (เชื้อเพลิงชีวภาพและก๊าซชีวภาพ) ไปจนถึงวิธีวิศวกรรมเซลล์และการผลิตยา (วัคซีน เซรั่ม ฮอร์โมน วิตามิน)
สัณฐานวิทยาทั่วไป
ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ตัวแทนเซลล์เดียวของชีวิตเหล่านี้ไม่มีนิวเคลียส สารพันธุกรรมของพวกมัน (โมเลกุล DNA ในรูปของวงแหวน) ตั้งอยู่ในพื้นที่บางส่วนของไซโตพลาสซึม (นิวคลีออยด์) เซลล์ของพวกมันมีพลาสมาเมมเบรนและแคปซูลหนาแน่นที่เกิดจาก peptidoglycan murin ของออร์แกเนลล์เซลล์ แบคทีเรียมีไมโตคอนเดรีย อาจมีคลอโรพลาสต์และโครงสร้างอื่นๆ ที่มีหน้าที่ต่างๆ
แบคทีเรียส่วนใหญ่เป็นแฟลกเจลลา แคปซูลที่แน่นบนพื้นผิวของเซลล์ป้องกันไม่ให้พวกมันเคลื่อนที่ไปรอบๆ โดยการเปลี่ยนตัวเซลล์เอง เช่นเดียวกับอะมีบา แฟลกเจลลาของพวกมันคือการก่อตัวของโปรตีนหนาแน่นที่มีความยาวต่างกันและมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20 นาโนเมตร แบคทีเรียบางชนิดมีแฟลเจลลัมเพียงตัวเดียว (monotrichous) ในขณะที่บางชนิดมีแฟลเจลลัมสองตัว (amphitrichous) บางครั้งแฟลกเจลลาจะถูกจัดเรียงเป็นมัด (lophorichous) หรือครอบคลุมพื้นผิวทั้งหมดของเซลล์ (peritrichous)
พวกมันจำนวนมากอาศัยอยู่เป็นเซลล์เดียว แต่มีบางรูปแบบเป็นกระจุก (คู่, โซ่, ฟิลาเมนต์, เส้นใย)
คุณสมบัติการเคลื่อนไหว
แบคทีเรียแฟลกเจลลาร์สามารถเคลื่อนที่ได้หลายวิธี บางคนก้าวไปข้างหน้าเท่านั้น และเปลี่ยนทิศทางด้วยการล้มลง บางตัวสามารถกระตุกได้ในขณะที่บางตัวขยับได้ด้วยการเลื่อน
ฟังก์ชันแฟลกเจลลาแบคทีเรียไม่เพียงแต่เป็น "พาย" แบบเซลลูลาร์เท่านั้น แต่ยังเป็นเครื่องมือ "ขึ้นเครื่อง" ได้อีกด้วย
เมื่อไม่นานมานี้ เชื่อกันว่าแฟลเจลลัมของแบคทีเรียจะกระดิกหางเหมือนงู การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าแฟลเจลลัมของแบคทีเรียนั้นซับซ้อนกว่ามาก มันทำงานเหมือนกังหัน ติดกับไดรฟ์จะหมุนไปในทิศทางเดียว แรงขับหรือมอเตอร์แฟลเจลลาร์ของแบคทีเรียเป็นโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนซึ่งทำงานเหมือนกล้ามเนื้อ ด้วยความแตกต่างที่กล้ามเนื้อต้องผ่อนคลายหลังจากการหดตัวและแบคทีเรียก็ทำงานอย่างต่อเนื่อง
กลไกนาโนของแฟลเจลลัม
โดยไม่ต้องเจาะลึกถึงชีวเคมีของการเคลื่อนไหว เราสังเกตว่ามีโปรตีนมากถึง 240 ชนิดที่เกี่ยวข้องกับการสร้างแฟลเจลลัมไดรฟ์ ซึ่งแบ่งออกเป็นส่วนประกอบโมเลกุล 50 อย่างที่มีฟังก์ชันเฉพาะในระบบ
ในระบบขับเคลื่อนของแบคทีเรียนี้มีโรเตอร์ที่เคลื่อนที่และสเตเตอร์ที่ให้การเคลื่อนไหวนี้ มีเพลาขับ บุชชิ่ง คลัช เบรค และคันเร่ง
เครื่องยนต์จิ๋วนี้ทำให้แบคทีเรียเดินทางได้ 35 เท่าของขนาดของมันเองในเวลาเพียง 1 วินาที ในขณะเดียวกัน การทำงานของแฟลเจลลัมเองซึ่งทำ 60,000 รอบต่อนาที ร่างกายใช้พลังงานเพียง 0.1% ของพลังงานทั้งหมดที่เซลล์ใช้ไป
ยังน่าแปลกใจที่แบคทีเรียสามารถแทนที่และซ่อมแซมทุกส่วนของกลไกการขับเคลื่อนของมัน "ในขณะเดินทาง" แค่คิดว่าคุณอยู่บนเครื่องบิน และช่างก็เปลี่ยนใบมีดของมอเตอร์ที่กำลังทำงาน
แฟลเจลลา vs ดาร์วิน
เครื่องยนต์ที่สามารถวิ่งด้วยความเร็วสูงถึง 60,000 รอบต่อนาที สตาร์ทเองได้และใช้คาร์โบไฮเดรต (น้ำตาล) เป็นเชื้อเพลิงเท่านั้น มีอุปกรณ์ที่คล้ายกับมอเตอร์ไฟฟ้า - อุปกรณ์ดังกล่าวจะมีวิวัฒนาการได้หรือไม่
นี่คือคำถามที่ Michael Behe ปริญญาเอก ถามตัวเองในปี 1988 เขาแนะนำแนวคิดของระบบที่ลดไม่ได้ในระบบชีววิทยา - ระบบที่ทุกส่วนของมันจำเป็นพร้อม ๆ กันเพื่อให้แน่ใจว่ามีการทำงานและกำจัดแม้กระทั่งส่วนหนึ่งนำไปสู่การหยุดชะงักของการทำงานอย่างสมบูรณ์
จากจุดยืนของการวิวัฒนาการของดาร์วิน การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทั้งหมดในร่างกายจะเกิดขึ้นทีละน้อย และเฉพาะสิ่งที่ประสบความสำเร็จเท่านั้นที่ถูกคัดเลือกโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
บทสรุปของ M. Behe ในหนังสือ "Darwin's Black Box" (1996): เครื่องยนต์ของแบคทีเรียที่ติดธงคือระบบที่แบ่งแยกไม่ได้มากกว่า 40 ส่วน และการขาดอย่างน้อยหนึ่งส่วนจะนำไปสู่ การไม่ทำงานอย่างสมบูรณ์ของระบบ ซึ่งหมายความว่าระบบนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
บาล์มสำหรับนักสร้างสรรค์
ทฤษฎีการสร้างสรรค์ที่นำเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์และศาสตราจารย์ด้านชีววิทยา คณบดีคณะวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่มหาวิทยาลัยลีไฮแห่งเบธเลเฮม (สหรัฐอเมริกา) เอ็ม เบเหอ ดึงดูดความสนใจของรัฐมนตรีและผู้สนับสนุนคริสตจักรในทันที ทฤษฎีกำเนิดชีวิตอันศักดิ์สิทธิ์
ในปี 2548 Behe ได้เห็นคดีความในสหรัฐอเมริกาที่ Behe เป็นพยานจากผู้สนับสนุนทฤษฎี "การออกแบบที่ชาญฉลาด" ซึ่งถือเป็นการแนะนำการศึกษาเรื่องการเนรเทศใน โรงเรียนโดเวอร์ในหลักสูตร "เกี่ยวกับหมีแพนด้าและผู้คน" กระบวนการนี้หายไป การสอนวิชาดังกล่าวถือเป็นการขัดต่อรัฐธรรมนูญฉบับปัจจุบัน
แต่การถกเถียงระหว่างผู้ทรงสร้างและนักวิวัฒนาการยังคงดำเนินต่อไปในวันนี้
