Nanosilniki

W 1702 roku sławny duński naukowiec Anton von Leeuwenhoek dokonał interesującego odkrycia obserwując kroplę wody przez ręcznie zbudowany mikroskop. Zauważył organizm podobny do dzwonu, który poruszał się za pomocą "kurczącej się", długiej wypustki.

Od obserwacjii von Leeuwenhoeka minęło już ponad 300 lat, a mikrosopijny organizm nazywa się obecnie Vorticella convallaria. Badający go naukowcy przypuszczają, że jego kurcząca się wypustka jest jednym z najszybszych kiedykolwiek odkrytych "silników" komórkowych.

Pracownicy MIT (Massachusetts Institute of Technology) przypuszczają, że taka wypustka może być włączona w przyszłości do kolejnej generacji nanokomórkowych silników. Dla porównania ludzki włos ma grubość 100 000 nanometrów.

"Mięśnie" wypustki zbudowane są z kurczliwych włókien proteinowych, tzw. spasmoneme. Sama wypustka może się wydłużać zupełnie jak rozciągana karta telefoniczna, ale po skurczeniu szybko powraca do pierwotnego kształtu.

Używając specjalnych fotomikroskopów oraz chemikaliów, dzięki którym udało się zmniejszyć dynamikę ruchu mikroorganizmu, wykonano kilka ujęć skurczonej wypustki. Ustalono, że spasmonemy mogą skurczać się z prędkością 8 centymetrów na sekundę! Można to porównać do człowieka, który w ciągu jednej sekundy pokona pieszo dystans długości trzech boisk piłkarskich!

Za uzyskanie takich prędkości odpowiedzialna jest prawdopodobnie spasmina, jedna z protein komórkowych. Spasmina należy do grupy protein okreslanych jako centrina, które odgrywają u ludzi i innych organizmów bardzo ważną rolę.

Centrina w przeciwieństwie do innych protein nie są zaopatrywane w energię za pomoca ATP (adenozynotrifosforan - jeden z najważniejszych nukleotydów w komórce, pełniący funkcję uniwersalnego akumulatora i przenośnika energii, końcowy produkt wszystkich procesów energetycznych). Wykorzystują do tego wapń.

Z inżynierskiego punktu widzenia, wapń jest idealnym rodzajem paliwa dla mechaniczno-chemicznego silnika. Nie może być "spalony" w przeciwieństwie do ATP, które po użyciu musi być odzyskane przez komórkę. Pozyskiwanie energii z wapnia polega na zmianie ilości tego pierwiastka. Jedynym ograniczeniem takiego źródła energii jest więc prędkość, z jaką komórka może przenosić wapń pomiędzy różnymi obszarami.