Ученым уже очень давно известно, что некоторые виды бактерий и других микроорганизмов имеют хвосты, называемые кнутиками, движение которых позволяет им перемещаться вперед. Но до последнего времени никому не удавалось выяснить во всех подробностях то, что же именно приводит в движение эти части тел бактерий. И только недавно исследователи из Имперского колледжа в Лондоне, возглавляемые Морганом Биби (Morgan Beeby), при помощи технологии электронной криотомографии (electron cryotomography) получили первые в истории высококачественные снимки биологических двигателей естественного происхождения, которые чем-то напоминают современные двигательные установки и состоят из множества различных движущихся «деталей».
Суть технологии электронной криотомографии заключается в размещении образцов, охлажденных до криогенной температуры, под раструб электронного микроскопа. Неподвижность молекулярной структуры при такой температуре позволяет получить снимки под различными углами и создать на их основе трехмерную модель даже самого сложного молекулярного образования.
В своих исследованиях ученые использовали в качестве образцов бактерии различных типов и, как оказалось, каждый тип бактерии обладает уникальным биологическим двигателем, обличающимся от двигателей других бактерий формой, величиной, сложностью структуры, мощностью, величиной вращающего момента, скоростью вращения и другими параметрами.
Единственной общей чертой всех биологических двигателей является система неподвижных молекулярных колец, своего рода эквивалент статора обычного электрического двигателя. Этот молекулярный «статор» и позволяет двигателю вырабатывать вращающий момент, который передается на крутящиеся органы бактерий — своего рода пропеллеры, толкающие их вперед.
Некоторые из бактерий имеют «статоры» достаточно больших размеров, что позволяет им вырабатывать большую мощность и крутящий момент. Самый большой «статор» можно увидеть у бактерии Campylobacter, он в два раза больше, чем «статор» бактерии вида Salmonella, а вырабатываемой этим двигателем мощности достаточно для того, чтобы бактерия могла двигаться внутри кишечника живого организма.
Полученные учеными снимки служат разоблачением ошибочного представления о том, что подобные биологические машины невероятно сложны. Теперь же, имея информацию о строении биологических двигателей естественного происхождения, ученые, работающие в области нано-робототехники, могут создавать свои собственные биодвигатели, обладающие необходимыми им размерами, скоростью вращения, мощностью и другими характеристиками.
