Δύο τύποι Cilia σε ένα Paramecium

Το Paramecia είναι μονοκύτταροι μικροοργανισμοί που ζουν σε γλυκά και θαλάσσια περιβάλλοντα. Ανήκουν στο φυλλικό Ciliophora, το πρωτόζωο που έχει προσαγωγή. Το τσίλι είναι μια κοντή δομή σαν τα μαλλιά που προεξέχει από την κυτταρική μεμβράνη ενός οργανισμού. Ένα paramecium έχει χιλιάδες βλεφαρίδες που χτυπούν ρυθμικά, παρέχοντας έναν τρόπο για να κινείται και να σκουπίζει τα τρόφιμα στο στόμα του. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι διαφορετικοί βιοχημικοί κινητήρες τροφοδοτούν τη λειτουργία της βλεφαρίδας στο paramecium.

Το Paramecia έρχεται σε πολλά είδη και έχει μήκος μεταξύ 50 και 330 μικρομέτρων - περίπου το ένα χιλιοστό έως το ένα εκατοστό της ίντσας. Η κυτταρική μεμβράνη, ή το σφαιρίδιο, καλύπτεται σε όλη την περιοχή με βλεφαρίδες. Η Paramecia τρώει βακτήρια, φύκια και άλλα μικροσκοπικά πλάσματα, καταβροχθίζοντας μέσω μιας στοματικής αύλακας καλυμμένης με κροσσό που τρέχει από το μπροστινό μέρος του κελιού έως το μεσαίο σημείο. Το paramecium κολυμπάει χτυπώντας ταυτόχρονα τα βλεφαρίδες του, αλλά η περικοπή που περιβάλλει το στοματικό αυλάκι κτύπησε σε διαφορετικό ρυθμό.

Η δομή ενός τσίλιου είναι μια δέσμη μικροσωληνίσκων, γνωστή ως αξονέμη, η οποία συνδέεται με ένα βασικό σώμα στην κυτταρική επιφάνεια. Ένας μικροσωληνίσκος αποτελείται από περίπου 13 πρωτότυπα, μακρούς κυλίνδρους που ευθυγραμμίζονται πλάι-πλάι για να σχηματίσουν το κοίλο σχήμα του μικροσωληνίσκου. Ένα axoneme περιέχει εννέα εξωτερικά ζεύγη διπλών μικροσωληνίσκων και δύο κεντρικούς μοναδικούς μικροσωληνίσκους. Διάφορες γέφυρες συνδέουν τα μέλη και των δύο συστοιχιών μικροσωληναρίων και συνδέουν τις δύο συστοιχίες μεταξύ τους. Οι πρωτεΐνες που είναι γνωστές ως μοριακοί κινητήρες προκαλούν το κτύπημα των βλεφαρίδων.

Ένα τσίλι χτυπά επειδή ορισμένοι μοριακοί κινητήρες αλλάζουν σχήμα. Οι κινητήρες αντλούν ενέργεια από τριφωσφορική αδενοσίνη, ή ATP, το παγκόσμιο βιοχημικό αποθήκευσης ενέργειας. Όταν μια χημική αντίδραση απελευθερώνει μια φωσφορική ομάδα από ΑΤΡ, οι μοριακοί κινητήρες εντός των συνδετικών γεφυρών μεταξύ των αξονών περιστρέφονται. Το αποτέλεσμα είναι ότι ένας μικροσωληνίσκος κινείται σε σχέση με τον άλλο και τραβάει την κολόνα σε κίνηση. Ενώ οι βλεφαροειδείς δομές που ωθούν ένα paramecium είναι πανομοιότυπες με τις δομές που σκουπίζουν τα τρόφιμα το στόμα του, οι δύο ενέργειες χρησιμοποιούν διαφορετικούς μοριακούς κινητήρες και λειτουργούν σε διαφορετικές συχνότητες και δυνατά σημεία.

Το 2013, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μπράουν με επικεφαλής τον μεταπτυχιακό φοιτητή Ilyong Jung χειρίστηκαν το ιξώδες του υγρού που περιβάλλει την paramecia. Ξεκινώντας με νερό, αύξησαν την πυκνότητα του υγρού έως και επτά φορές. Διαπίστωσαν ότι το υψηλότερο ιξώδες επιβράδυνε τους κολυμβητικούς κολώνες, αλλά δεν επηρέασε δυσμενώς την σίτιση. Ο διπλασιασμός του ιξώδους μείωσε τη δράση κολύμβησης κατά περίπου μισό, αλλά ακόμη και με επτά φορές αύξηση, η σίτιση της σίτισης επιβραδύνθηκε κατά περίπου 20%. Επειδή όλες οι βλεφαρίδες μοιράζονται την ίδια δομή, μόνο η διαφορά στον μοριακό κινητήρα μπορεί να εξηγήσει τα αποτελέσματα. Η εργασία συνεχίζει να προσδιορίζει τους ακριβείς υποκείμενους μηχανισμούς.