Paramecia jsou jednobuněčné mikroorganismy, které žijí ve sladkovodním a mořském prostředí. Patří do kmene Ciliophora, řasinkatých prvoků. Cilium je krátká struktura podobná vlasům, která vyčnívá z buněčné membrány organismu. Paramecium má tisíce řasinek, které rytmicky bijí, což poskytuje způsob, jak se pohybovat a zametat jídlo do ústní drážky. Vědci zjistili, že různé biochemické motory pohánějí funkci řasinek v parameciu.
My Little Paramecium
Paramecia se vyskytuje v mnoha druzích a její délka se pohybuje mezi 50 a 330 mikrometry - zhruba jedna tisícina až setina palce. Buněčná membrána nebo pelikula je po celou dobu pokryta řasinkami. Paramecia jedí bakterie, řasy a další drobná stvoření tím, že je spolkne pomocí orálního žlábku pokrytého řasinkami, který vede z přední části buňky do středu. Paramecium plave kolem tím, že porazí řasinky unisono, ale řasinky obklopující ústní drážku bijí do jiného rytmu.
Struktura cilium a typy řasinek
Struktura cilium je svazek mikrotubulů, známý jako axoném, který je připojen k bazálnímu tělu na povrchu buňky. Mikrotubule se skládá z přibližně 13 protofilamentů, dlouhých válců, které se vyrovnávají vedle sebe a vytvářejí tvar duté trubice mikrotubulu. Axoném obsahuje devět vnějších párů dvojitých mikrotubulů a dva centrální singulární mikrotubuly. Různé můstky spojují členy obou polí mikrotubulů a spojují obě pole navzájem. Proteiny známé jako molekulární motory způsobují porážku řasinek.
Molekulární motory
Cilium bije, protože některé molekulární motory mění tvar. Motory čerpají energii z adenosintrifosfátu neboli ATP, což je univerzální biochemický zásobník energie. Když chemická reakce uvolní fosfátovou skupinu z ATP, molekulární motory uvnitř spojovacích můstků mezi axonemy se otočí. Výsledkem je, že jeden mikrotubul se pohybuje relativně k druhému a stahuje řasinky do pohybu. Zatímco struktury řasinek, které pohánějí paramecium, jsou identické se strukturami, do kterých zametají jídlo jeho ústa, dvě akce používají různé molekulární motory a pracují na různých frekvencích a silné stránky.
Experimentální důkazy
V roce 2013 vědci z Brown University pod vedením postgraduálního studenta Ilyonga Junga manipulovali s viskozitou kapaliny obklopující paramecia. Počínaje vodou zvyšovali hustotu kapaliny až sedmkrát. Zjistili, že vyšší viskozita zpomalovala řasinky při plavání, ale sotva ovlivňovala řasinky. Zdvojnásobení viskozity snížilo plaveckou akci asi o polovinu, ale i při sedminásobném nárůstu se řasenka krmení zpomalila jen asi o 20 procent. Protože všechny řasinky mají stejnou strukturu, může za výsledky odpovídat pouze rozdíl v molekulárním motoru. Pokračují práce na stanovení přesných základních mechanismů.