Ось що випливає з історій, що з'явилися останнім часом в журналах і на наукових сайтах, включно з новинами. [...] Ми бачимо, що чим більше деталей спостерігають вчені, тим менше розмов про еволюцію. Чому так відбувається? 

Ще один момент, що заслуговує на увагу: що більше складнощів виявляється в біологічній інженерії, то більше вчені хочуть її наслідувати.

Успіх стрибаючого робота

Одна з найзахопливіших історій про тварин [...] була пов'язана з колемболами, або ногохвістками. Ці мініатюрні гімнасти завдовжки від 2 до 6 мм здійснюють стрибки олімпійського рівня, розганяючись до 80g й обертаючись з феноменальною швидкістю 290 обертів на секунду. Гарвард повідомив про успішне наслідування колемболам з допомогою маленьких роботів, які можуть стрибати на 1,4 м, що в 23 рази більше за їхню довжину, використовуючи фурку (стрибальну вилку), яка швидко розгортається й схожа на «пристрій», який використовує колембола для стрибка. Вона не така мініатюрна, але за цим цікаво спостерігати. [...]

Раніше лабораторія Роберта Дж. Вуда вже повідомляла про створення пристрою, що імітує «булаву» креветки-богомола. [...] І колембола, і креветка-богомол використовують «пружинний механізм із засувкою, в якому потенційна енергія зберігається в пружному елементі... який може бути розгорнутий за мілісекунди, як катапульта». 

Чи вірить він, що це еволюціонувало? Важко сказати. У прес-релізі йдеться лише про те, що надихаючий механізм повсюдно поширений «як у просторовому, так і в часовому відношенні в еволюційних масштабах». Це можна витлумачити як стазис.

Наші носи з бульбашкової плівки

Доторкніться до свого носа. New Scientist повідомив новий факт про це утворення на нашому обличчі: «Ваші вуха й ніс зроблені з тканини, схожої на бульбашкову плівку». Це інша форма хряща, ніж в інших частинах тіла. Максім Плікус з Каліфорнійського університету в Ірвайні виявив це випадково, вивчаючи вуха мишей, що підтверджує науковий закон Янга: «Усі великі наукові відкриття робляться помилково».

Хрящ схожий на бульбашкову плівку, який команда UCI називає ліпохрящем через вміст у ньому жиру, не тріскається під час стискання й не є гарним матеріалом для пакування, але команда UCI вважає, що «його використання може полегшити операції на обличчі, наприклад, зміну форми носа». [...] «Команда також виявила ліпохрящ в зразках людських вух і носів, узятих в абортованих за медичними показаннями плодів».

Магнітні навігатори

Черепашеня, яке щойно вилупилося, зникає у хвилях. Звідки воно знає, куди плисти? І як воно дізнається дорогу назад через роки або десятиліття? Ці запитання були розглянуті десять років тому у фільмі компанії Illustra Media «Живі води: Розумний задум в океанах Землі». У ньому було висловлено припущення, що черепахи слідують за магнітними шляховими точками на успадкованій «карті». 

Нещодавно вчені з Університету Північної Кароліни в Чапел-Хілл заповнили «важливу прогалину в наших знаннях», підтвердивши, що черепахи можуть запам'ятовувати магнітні сигнатури. «За допомогою контрольованих експериментів дослідницька група продемонструвала, що черепахи логгерхеди справді можуть навчатися й запам'ятовувати магнітні поля тих місць, де вони отримують їжу». [...]

Відкриття UNC розширює уявлення про міграцію тварин загалом. «У ширшому сенсі ці висновки можуть стосуватися широкого кола мігруючих тварин, які покладаються на магнітні сигнали для навігації», – кажуть вони. 

Дійсно, раніше Університет Ольденбурга виявив, що пустельні мурахи запам'ятовують місце розташування свого гнізда під час навчальних прогулянок, звертаючи увагу на полярність магнітного поля Землі. Зміна нахилу штучного магнітного поля не чинить жодного впливу, але зміна азимута змушує мурах рухатися в неправильному напрямку. 

Однак не все ще втрачено: в нещодавній статті в Current Biology повідомляється, що пустельні мурахи використовують «різноманітні навігаційні інструменти» у своїх навчальних прогулянках, включно з інтеграцією шляхів: «Після завершення навчальної прогулянки мурахи можуть дістатися до гнізда з будь-якого напрямку». [...]

Придивляючись до статора джгутика

Назвавши культові бактеріальні джгутики «дивовижними природними машинами!», вчені з Технологічного інституту Нагої повідомили про нові деталі статора з безпрецедентною роздільною здатністю. 

Використовуючи кріоелектронну мікроскопію, японські вчені вивчили натрієві йонні канали, розташованих колом навколо статора. Вони визначили, що ці канали містять «ключові молекулярні порожнини для йонів натрію», які «діють як фільтри, засновані на розмірах, тобто дають змогу впускати ійони натрію – але не інші йони – в ідентифіковані порожнини». Це примітно, враховуючи, що деякі джгутикові двигуни працюють на протонах, які менші за розміром.

Як пояснюється в супровідному відеоролику, коли гідратовані йони натрію проходять через порожнини, вони викликають конформаційні зміни, «передаючи механічну енергію ротору, щоб змусити мотор обертатися». Команда визначила безліч специфічних амінокислотних решток у каналі, які беруть участь у фільтрації розмірів. Проте, «механізм того, як потік йонів керує обертанням, досі невідомий», йдеться в їхній статті в PNAS. 

Поки вчені всього світу продовжують збирати докладні відомості про цей молекулярний підвісний мотор, дуже цікаво спостерігати, як вони наближаються до секрету створення крутного моменту. І поки що, як показує ця стаття, яка не потребує еволюції, незменшувана складність зростає відтоді, як Майкл Біхі звернув нашу увагу на цей легендарний мотор у 1996 році.

Машинна утилізація

Деякі еукаріоти чергують амебоїдні та джгутикові форми. Швейцарські вчені, які опублікували статтю в журналі EMBO Report, вивчили один з таких перевертнів: 

«Еукаріот Naegleria gruberi, який вважається однією з найранніших форм еукаріот, здатний переходити від амебоїдної форми життя, позбавленої центріолів і джгутиків, до джгутикової форми життя, де ці елементи присутні, з подальшим поверненням в амебоїдний стан». 

Коли настає час утилізувати еукаріотичний джгутик (що відрізняється за конструкцією від бактеріального джгутика), аксонеми «складаються на поверхні клітини й протягом мілісекунд зливаються з плазматичною мембраною» (виділено автором). Це радикально швидка утилізація! Потім молекулярна машина під назвою спастин розрізає аксонеми на однакові за розміром шматки й відправляє їх у лізосому, де молекули розбираються на частини для повторного використання.

Дослідники також виявили, що центріолі, частини базальних тіл джгутиків, також переробляються лізосомами або протеасомами. Деякі центріолі, однак, викидаються назовні клітини. 

«Примітно, що ми виявили, що виведені назовні центріолі можуть бути прийняті іншою клітиною», – зазначили вони. Те, що вони виявили, ймовірно, не унікальне. «У сукупності ці знахідки розкривають фундаментальні механізми, що керують елімінацією важливих клітинних компонентів у Naegleria, які можуть діяти в широкому сенсі в еукаріотичних системах». Еволюція з'явилася в статті лише епізодично, але не має суттєвого значення для науки.

Новини про кабельні бактерії

Нарешті в січні в PNAS були опубліковані нові дослідження кабельних бактерій [колонії цих бактерій являють собою нитки з тисяч клітин завдовжки приблизно в сантиметр і в сто разів тонші за людську волосину. Мешкають бактерії на глибині, окислюючи сульфіди, що накопичуються в донних відкладеннях, в які колонії занурені одним своїм кінцем; інший їхній кінець розташовується біля поверхні морського дна. 

Передбачалося, що через усю довжину колонії від субстрату, що окислюється, до окислювача (кисню, розчиненого в морській воді) рухаються електрони, які й створюють струми, що циркулюють бактеріальними «мережами». В нитках завдовжки близько 1,1 см (що становить понад 2 тис. клітин) йдуть наноамперні струми – прим. перекл.].

Дослідження Військово-морської дослідницької лабораторії «представляє прямий вимір перенесення протонів по ниткоподібних Desulfobulbaceae, або кабельних бактеріях». Таким чином, цими мініатюрними дротами можуть рухатися не тільки електрони, а й протони. І вони долають великі відстані. (Ну, це якщо вважати 100 мікрометрів великою відстанню.) Чому це так важливо?

«Спостереження протонної провідності у кабельних бактерій, – кажуть вони, – відкриває можливості для вивчення важливості перенесення протонів на великі відстані в мікробних екосистемах й потенційного створення біотичних або біоміметичних лаштунків для взаємодії з матеріалами через опосередковані протонами шлюзи або канали».

На їхню думку, перенесення протонів може відігравати важливу роль в екології на мікрорівні. І, як вони зазначають, наслідування природи в біоміметиці залишається актуальним завданням. Чи допоміг дарвінізм?

«Однак, незважаючи на ці гіпотези, еволюційна користь цього явища, її роль в екологічних умовах і роль у взаємодії мікроорганізмів залишаються невідомими».

Нехай інженери самі розбираються.

[Скорочений переклад].