Vědci popsali konstrukci pohybového orgánu nejexotičtější ze tří skupin organizmů na světě, archeí. Ten zůstával oproti bičíkům dalších dvou hlavních skupin organizmů, bakterií a eukariot, dlouho neprozkoumán.
Veškerý známý život spadá do jedné ze tří vývojových linií, eukariota, bakterie a archea. Svébytnost archeí, nebo taky archebakterií, odhalila molekulární biologie teprve v roce 1977. Do té doby byla považována za bakterie, kterým se vzhledem i způsobem života podobají. Skupina vědců, vedená Sophií Reindlovou z Kalifornské univerzity v Berkeley, si posvítila na bičík archebakterie Sulfolobus acidocaldarius. Výsledky analýzy zveřejnili v časopise Molecular Cell. Jak už napovídá jméno zkoumané potvory, jedná se o pěkného extrémistu.
Žije v horkých vulkanických pramenech Yellowstonského parku. Potřebuje teploty okolo osmdesáti stupňů Celsia a pH 2. Stejné pH máte v žaludku. Oproti jiným archeím je dobře prozkoumaná. Hlavní podezřelý z klíčové funkce při stavbě bičíku byl protein FlaI.
Badatelé o něm věděli, že umí přeměňovat buněčnou energetickou konzervu, adenosintrifosfát (ATP) na adenosindifosfát (ADP). Přeměna ATP na ADP je základní mechanizmus, který pohání buněčné stroje. Protein FlaI se navíc podílí i na funkci bičíku běžných bakterií. Výzkumníci proto zkusili vytvořit mutanty bez genu pro FlaI.
Pokusy na mutantech
Sulfolobus acidocaldarius má za normálních okolností jeden až tři bičíky. Aby byly účinky genetického zásahu pořádně vidět, připravili výzkumníci napřed speciální kmen mikroba, jehož buňka byla bičíky doslova pokrytá. Pak archebakteriím vymazali gen pro protein FlaI. Zvěř o bičíky přišla a ztratila schopnost pohybu. Když jim vědci gen zase vrátili, byli mikrobi opět schopni vyrobit bičíky a mohli plavat. Další analýza objasnila detailní strukturu a fungování proteinu FlaI. Skládá se ze dvou částí.
Jednotlivé molekuly FlaI se navíc můžou spojovat. Šestice proteinů FlaI má schopnost utvořit kruhovou strukturu, připomínající královskou korunu. Koruna se připojí k jinému proteinu, jménem FlaJ. Ten je ukotvený v membráně buňky. K jeho vnější straně je připojené dlouhé vlákno vlastního bičíku. Když protein FlaI přemění molekulu ATP na ADP, změní se vzájemné postavení jeho dvou částí, což změní tvar proteinu FlaJ a přinutí bičík archebakterie, aby se o kousek pootočil.
Rotace bičíku pohání archebakterii podobně jako lodní šroub. Klíčovou roli proteinu FlaI potvrdil i další pokus. Vědci vyrobili mutanta archebakterie, který byl vybaven genem pro nefunkční variantu proteinu. Chybělo mu počátečních 29 aminokyselin. Mutovaní mikrobi byli schopni vyrobit bičíky a vystavit je na povrchu své buňky, ale nebyli schopni s nimi otáčet, a tudíž ani plavat.
Vzdálení příbuzní
Ačkoliv se archea dají najít všude, proslula především jako obyvatelé nehostinných míst, jako jsou slaná jezera nebo horké prameny. Vypadají velmi podobně jako bakterie. Jsou malá a jednobuněčná. DNA skladují stejně jako ony v jednom hlavním kruhovém chromozomu, případně v menších přídavných knihovnách, označovaných jako plazmidy. Ve spoustě věcí se od bakterií ale liší.
Jejich DNA je namotaná na speciálních bílkovinách, kterým se říká histony, stejně jako naše. Způsob, jimž přepisují svoje geny z DNA do RNA, také připomíná víc naší vlastní buněčnou mašinérii než mašinérii bakterií. I celkové uspořádání procesu u archeí je podobnější našemu než bakteriálnímu. Svoji DNA i podobným způsobem kopírují a opravují.
Všechno zmíněné naznačuje, že se náš vlastní předek kdysi dávno oddělil z nějaké vývojové linie archeí. Postupem času se v jejich buňce usídlili předkové dalších buněčných struktur, pocházející pro změnu z vývojové linie bakterií. Jsou to mitochondrie, buněčná struktura určená k dýchání, a plazmidy, v nichž probíhá fotosyntéza. Obě mají svoje vlastní geny, příbuzné volně žijícím bakteriím.
