我们终于知道细菌和古生菌是如何游泳的

用高科技显微镜观察速冻蛋白质，研究人员刚刚解开了一个有50年历史的谜团，即细菌及其古老的敌人古细菌是如何游泳的。

我们早就知道它们会使用一种叫做鞭毛的小卷曲“尾巴”，但是直到不久前，我们还不清楚那些细长附属物如何形成卷曲的形状来推动它们前进。

在动物细胞中，鞭毛就像我们更熟悉的尾巴一样——来回摆动以推动身体向前。但是对于细菌的细胞，以及生命的第三个领域，单细胞古生菌，具有螺旋形鞭毛，不能通过简单的左右运动产生推力。

相反，这些小线圈像螺旋桨一样旋转。它的线圈似乎能够在某种程度上伸展和收缩，类似于紧身衣，允许微生物通过电驱动的旋转产生不同的波形。旋转也可以改变方向。

细菌和古生菌鞭毛都由相同的鞭毛蛋白重复亚基组成。然而，在古生菌尾巴中发现的鞭毛蛋白类型与在被称为菌毛的结构中发现的鞭毛蛋白类型更相似。

弗吉尼亚大学的生物物理学家 Mark Kreutzberger和同事使用低温电子断层扫描技术在近原子水平上检查了大肠杆菌和古细菌 Saccharolobus islandicus 鞭毛丝的分子结构。

他们看到，在细菌中，蛋白质丝有11种不同的状态，在古细菌中可以存在10种不同的状态。尽管蛋白质结构存在差异，但混合这些状态，导致两种微生物的整体结构都成卷曲形状。

由此产生的螺旋结构非常稳定，可以承受扭转应力，在旋转时保持其卷曲形状。

通过向环境里添加盐或酸可以改变细菌鞭毛的结构，但在古生菌中没有观察到这种反应。

尽管它们在结构上存在差异且是独立进化的，但自然界已经将细菌和古细菌的鞭毛塑造成基本上具有相同的形式和功能——这是趋同进化的一个很好的例子。

“与鸟类、蝙蝠和蜜蜂一样，它们都独立进化出飞行的翅膀，细菌和古生菌的进化殊途同归，为自身的运动找到了解决方案。”弗吉尼亚大学生物化学家 Edward Egelman 解释说。

这项研究发表在《细胞》上。

https://www.sciencealert.com/after-50-years-scientists-finally-figure-out-how-bacteria-actually-move