To typer cilier i et Paramecium

Paramecia er encellede mikroorganismer, der lever i ferskvands- og havmiljøer. De hører til stammen Ciliophora, den cilierede protozoer. Et cilium er en kort, hårlignende struktur, der stikker ud fra en organismes cellemembran. Et paramecium har tusinder af cilier, der rytmisk slår, hvilket giver en måde for det at bevæge sig rundt og at feje mad ind i sin orale rille. Forskere har opdaget, at forskellige biokemiske motorer driver cilia-funktionen i parameciet.

Paramecia findes i mange arter og varierer i længden mellem 50 og 330 mikrometer - omtrent en tusindedel til en hundrededel af en tomme. Cellemembranen eller pellicle er dækket overalt med cilier. Paramecia spiser bakterier, alger og andre små skabninger ved at indtage dem via en cilia-dækket oral rille, der løber fra forsiden af ​​cellen til midtpunktet. Paramecium svømmer rundt ved at slå sine cilier i fællesskab, men cilia omkring den orale rille slår til en anden rytme.

Strukturen af ​​et cilium er et bundt mikrotubuli, kendt som et axonem, der er fastgjort til en basallegeme på celleoverfladen. En mikrotubuli er sammensat af ca. 13 protofilamenter, lange cylindre, der justeres side om side for at danne mikrotubuliens hule rørform. Et axoneme indeholder ni ydre par af dobbelte mikrotubuli og to centrale enkeltstående mikrotubuli. Forskellige broer forbinder medlemmerne af begge mikrotubuli-arrays og forbinder de to arrays med hinanden. Proteiner kendt som molekylære motorer får cilier til at slå.

Et cilium slår, fordi visse molekylære motorer ændrer form. Motorerne trækker energi fra adenosintrifosfat eller ATP, den universelle energilagring biokemiske. Når en kemisk reaktion frigør en fosfatgruppe fra ATP, drejer de molekylære motorer inden i forbindelsesbroerne mellem axonemer. Resultatet er, at en mikrotubuli bevæger sig i forhold til en anden og trækker cilier i bevægelse. Mens cilia strukturer, der driver et paramecium, er identiske med de strukturer, der fejer mad ind i dens mund, de to handlinger bruger forskellige molekylære motorer og fungerer ved forskellige frekvenser og styrker.

I 2013 manipulerede forskere ved Brown University ledet af kandidatstuderende Ilyong Jung viskositeten af ​​væsken omkring paramecia. Begyndende med vand øgede væskens tæthed op til syv gange. De fandt ud af, at højere viskositet bremsede svømningslemmene, men næppe påvirkede fodringsflimmerne. Ved at fordoble viskositeten reduceres svømning med ca. halvdelen, men selv med en syvfoldsforøgelse sænkes fodringscilierne kun med ca. 20 procent. Fordi alle cilier har den samme struktur, kan kun en forskel i molekylmotoren redegøre for resultaterne. Arbejdet fortsætter med at bestemme de nøjagtige underliggende mekanismer.