Вот что вытекает из историй, появившихся в последнее время в журналах и на научных сайтах, включая новости. [...] Мы видим, что чем больше деталей наблюдают ученые, тем меньше разговоров об эволюции. Почему так происходит? 

Еще один момент, заслуживающий внимания: чем больше сложностей обнаруживается в биологической инженерии, тем больше ученые хотят ей подражать.

Успех прыгающего робота

Одна из самых захватывающих историй о животных [...] была связана с коллемболами, или ногохвостками. Эти миниатюрные гимнасты длиной от 2 до 6 мм совершают прыжки олимпийского уровня, разгоняясь до 80g и вращаясь с феноменальной скоростью 290 оборотов в секунду. Гарвард сообщил об успешном подражании коллемболам с помощью маленьких роботов, которые могут прыгать на 1,4 м, что в 23 раза больше их длины, используя быстро разворачивающуюся фурку (прыгательную вилку), похожую на устройство, которое использует коллембола для прыжка. Она не такая миниатюрная, но за этим интересно наблюдать. [...]

Ранее лаборатория Роберта Дж. Вуда уже сообщала о создании устройства, имитирующего «булаву» креветки-богомола. [...] И коллембола, и креветка-богомол используют «пружинный механизм с защелкой, в котором потенциальная энергия хранится в упругом элементе... который может быть развернут за миллисекунды, как катапульта». 

Верит ли он, что это эволюционировало? Трудно сказать. В пресс-релизе говорится лишь о том, что вдохновляющий механизм повсеместно распространен «как в пространственном, так и во временном отношении в эволюционных масштабах». Это можно истолковать как стазис.

Наши носы из пузырчатой пленки

Потрогайте свой нос. New Scientist сообщил новый факт об этом образовании на нашем лице: «Ваши уши и нос сделаны из ткани, похожей на пузырчатую пленку». Это другая форма хряща, нежели в других частях тела. Максим Пликус из Калифорнийского университета в Ирвайне обнаружил это случайно, изучая уши мышей, что подтверждает научный закон Янга: «Все великие научные открытия делаются по ошибке».

Хрящ похожий на пузырчатую пленку, который команда UCI называет липохрящом из-за содержания в нем жира, не лопается при сжатии и не является хорошим материалом для упаковки, но команда UCI считает, что «его использование может облегчить операции на лице, например, изменение формы носа». [...] «Команда также обнаружила липохрящ в образцах человеческих ушей и носов, взятых у абортированных по медицинским показаниям плодов».

Магнитные навигаторы

Вылупившийся черепашонок исчезает в волнах. Откуда он знает, куда плыть? И как он узнает дорогу назад спустя годы или десятилетия? Эти вопросы были рассмотрены десять лет назад в фильме компании Illustra Media «Живые воды: Разумный замысел в океанах Земли». В нем было высказано предположение, что черепахи следуют за магнитными путевыми точками на унаследованной «карте». 

Недавно ученые из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл заполнили «важный пробел в наших знаниях», подтвердив, что черепахи могут запоминать магнитные сигнатуры. «С помощью контролируемых экспериментов исследовательская группа продемонстрировала, что черепахи логгерхеды действительно могут научаться и запоминать магнитные поля тех мест, где они получают пищу». [...]

Открытие UNC расширяет представление о миграции животных в целом. «В более широком смысле эти выводы могут относиться к широкому кругу мигрирующих животных, которые полагаются на магнитные сигналы для навигации», – говорят они. 

Действительно, ранее Университет Ольденбурга обнаружил, что пустынные муравьи запоминают местоположение своего гнезда во время учебных прогулок, обращая внимание на полярность магнитного поля Земли. Изменение наклона искусственного магнитного поля не оказывает никакого влияния, но изменение азимута заставляет муравьев двигаться в неправильном направлении. 

Однако не все еще потеряно: в недавней статье в Current Biology сообщается, что пустынные муравьи используют «разнообразные навигационные инструменты» в своих учебных прогулках, включая интеграцию путей: «После завершения учебной прогулки муравьи могут добраться до гнезда с любого направления». [...]

Присматриваясь к статору жгутика

Назвав культовые бактериальные жгутики «удивительными природными машинами!», ученые из Технологического института Нагои сообщили о новых деталях статора с беспрецедентным разрешением. 

Используя криоэлектронную микроскопию, японские ученые изучили натриевые ионные каналы, расположенные кольцом вокруг статора. Они определили, что эти каналы содержат «ключевые молекулярные полости для ионов натрия», которые «действуют как фильтры, основанные на размерах, т.е. позволяют впускать ионы натрия – но не другие ионы – в идентифицированные полости». Это примечательно, учитывая, что некоторые жгутиковые двигатели работают на протонах, которые меньше по размеру.

Как объясняется в сопроводительном видеоролике, когда гидратированные ионы натрия проходят через полости, они вызывают конформационные изменения, «передавая механическую энергию ротору, чтобы заставить мотор вращаться». Команда определила множество специфических аминокислотных остатков в канале, участвующих в фильтрации размеров. Тем не менее, «механизм того, как поток ионов управляет вращением, до сих пор неизвестен», говорится в их статье в PNAS. 

Пока ученые всего мира продолжают собирать подробные сведения об этом молекулярном подвесном моторе, очень интересно наблюдать, как они приближаются к секрету создания крутящего момента. И пока, как показывает эта статья, не требующая эволюции, неуменьшаемая сложность растет с тех пор, как Майкл Бихи обратил наше внимание на этот легендарный мотор в 1996 году.

Машинная утилизация

Некоторые эукариоты чередуют амебоидные и жгутиковые формы. Швейцарские ученые, опубликовавшие статью в журнале EMBO Report, изучили один из таких перевертышей: 

«Эукариот Naegleria gruberi, считающийся одной из самых ранних форм эукариот, способен переходить от амебоидной формы жизни, лишенной центриолей и жгутиков, к жгутиковой форме жизни, где эти элементы присутствуют, с последующим возвращением в амебоидное состояние». 

Когда приходит время утилизировать эукариотический жгутик (отличающийся по конструкции от бактериального жгутика), аксонемы «складываются на поверхности клетки и в течение миллисекунд сливаются с плазматической мембраной» (выделено автором). Это радикально быстрая утилизация! Затем молекулярная машина под названием спастин разрезает аксонемы на одинаковые по размеру куски и отправляет их в лизосому, где молекулы разбираются на части для повторного использования.

Исследователи также обнаружили, что центриоли, части базальных тел жгутиков, также перерабатываются лизосомами или протеасомами. Некоторые центриоли, однако, выбрасываются наружу клетки. 

«Примечательно, что мы обнаружили, что выведенные наружу центриоли могут быть приняты другой клеткой», – отметили они. То, что они обнаружили, вероятно, не уникально. «В совокупности эти находки раскрывают фундаментальные механизмы, управляющие элиминацией важных клеточных компонентов у Naegleria, которые могут действовать в широком смысле в эукариотических системах». Эволюция появилась в статье лишь эпизодически, но не имеет существенного значения для науки.

Новости о кабельных бактериях

Наконец-то в январе в PNAS были опубликованы новые исследования кабельных бактерий [колонии этих бактерий представляют собой нити из тысяч клеток длиной примерно в сантиметр и в сто раз тоньше человеческого волоса. Обитают бактерии на глубине, окисляя сульфиды, накапливающиеся в донных отложениях, в которые колонии погружены одним своим концом; другой их конец располагается у поверхности морского дна. 

Предполагалось, что через всю длину колонии от окисляемого субстрата к окислителю (кислороду, растворенному в морской воде) путешествуют электроны, которые и создают токи, циркулирующие по бактериальным «сетям». В нитях длиной около 1,1 см (что составляет более 2 тыс. клеток) идут наноамперные токи – прим. перев.].

Исследование Военно-морской исследовательской лаборатории «представляет прямое измерение переноса протонов по нитевидным Desulfobulbaceae, или кабельным бактериям». Таким образом, по этим миниатюрным проводам могут перемещаться не только электроны, но и протоны. И они преодолевают большие расстояния. (Ну, это если считать 100 микрометров большим расстоянием.) Почему это так важно?

«Наблюдение протонной проводимости у кабельных бактерий, – говорят они, – открывает возможности для изучения важности переноса протонов на большие расстояния в микробных экосистемах и потенциального создания биотических или биомиметических подмостков для взаимодействия с материалами через опосредованные протонами шлюзы или каналы».

По их мнению, перенос протонов может играть важную роль в экологии на микроуровне. И, как они отмечают, подражание природе в биомиметике остается актуальной задачей. Помог ли дарвинизм?

«Однако, несмотря на эти гипотезы, эволюционная польза этого явления, ее роль в экологических условиях и роль во взаимодействии микроорганизмов остаются неизвестными».

Пусть инженеры сами разбираются.

[Сокращенный перевод]