Paramecia to jednokomórkowe mikroorganizmy żyjące w środowiskach słodkowodnych i morskich. Należą do typu Ciliophora, pierwotniaka rzęskowego. Rzęska to krótka, podobna do włosa struktura wystająca z błony komórkowej organizmu. Pantofelek ma tysiące rzęsek, które rytmicznie biją, umożliwiając mu poruszanie się i zamiatanie jedzenia do jamy ustnej. Naukowcy odkryli, że różne silniki biochemiczne napędzają funkcję rzęsek w pantofelku.
Moje Małe Pantofelek
Paramecia występuje w wielu gatunkach i ma długość od 50 do 330 mikrometrów – mniej więcej od jednej tysięcznej do jednej setnej cala. Błona komórkowa lub błonka pokryta jest rzęskami. Paramecia jedzą bakterie, glony i inne małe stworzenia, połykając je przez pokryty rzęskami rowek ustny, który biegnie od przodu komórki do punktu środkowego. Pantofelek pływa, bijąc jednocześnie rzęski, ale rzęski otaczające rowek ustny biją w innym rytmie.
Struktura rzęsek i typy rzęsek
Strukturą rzęski jest wiązka mikrotubul, znana jako aksonem, która jest przyczepiona do podstawowego ciała na powierzchni komórki. Mikrotubula składa się z około 13 protofilamentów, długich cylindrów, które ustawiają się obok siebie, tworząc pusty kształt mikrotubuli. Aksonem zawiera dziewięć zewnętrznych par podwójnych mikrotubul i dwie centralne pojedyncze mikrotubule. Różne mostki łączą elementy obu układów mikrotubul i łączą te dwa układy ze sobą. Białka znane jako silniki molekularne powodują bicie rzęsek.
Silniki molekularne
Orzełka bije, ponieważ niektóre motory molekularne zmieniają kształt. Silniki czerpią energię z adenozynotrójfosforanu lub ATP, uniwersalnego biochemicznego magazynu energii. Kiedy reakcja chemiczna uwalnia grupę fosforanową z ATP, motory molekularne w mostkach łączących między aksonemami obracają się. W rezultacie jedna mikrotubula porusza się względem drugiej i wprawia w ruch rzęski. Podczas gdy struktury rzęsek, które napędzają pantofelek, są identyczne ze strukturami, które zmiatają jedzenie jego usta, te dwa działania wykorzystują różne silniki molekularne i działają na różnych częstotliwościach i silne strony.
Dowody eksperymentalne
W 2013 roku naukowcy z Brown University pod kierunkiem doktoranta Ilyonga Junga manipulowali lepkością płynu otaczającego pantofelek. Począwszy od wody zwiększali gęstość cieczy nawet siedmiokrotnie. Odkryli, że wyższa lepkość spowalnia rzęski pływające, ale prawie nie wpływa na rzęski żerujące. Podwojenie lepkości zmniejszyło akcję pływania o około połowę, ale nawet przy siedmiokrotnym wzroście rzęski odżywiające się spowolniły tylko o około 20 procent. Ponieważ wszystkie rzęski mają tę samą strukturę, za wyniki może odpowiadać tylko różnica w silniku molekularnym. Trwają prace nad określeniem dokładnych mechanizmów leżących u podstaw.