التصميم المذهل في جهاز التعشيق (أو القابض) الجزيئي لسوط العصوية الرقيقة.

جوناتهان ماكلاتيشي: Jonathan McLatichi

لقد أظهرت في الرسم التخطيطي بعض الآليات الأساسية التي تتدخل في تركيبة السوط و في العملية الرائعة للجدب الكيميائي البكتيري الذي بواسطته تغير البكتيريا اتجاهها استجابة للإشارات الكيميائية.

هناك بكل تأكيد عدد كبير من المتغيرات المختلفة في تلك النظم. إذا استنتجت أن هذه الآليات المدهشة لديها تشابه كبير مع الأنظمة الذكية المستعملة في الهندسة فسوف يدهشك جهاز التعشيق (أو القابض) الجزيئي لسوط العصوية الرقيقة. (Bacillus Subtilis) الموضح فوق من طرف بلير و آخرون (Blair) سنة 2008.

العصوية الرقيقة (Bacillus Subtilis) هي كائن حي قادر على تكوين بيوفيلم. البيوفيلم (Biofilm) هو عبارة عن مضادات حيوية مقاومة تفرزها البكتيريا مطعم في قالب من المواد البوليمرية خارج الخلية (EPS) كالبروتينات و عديد السكريات الذي تلتصق فيه  الميكروبات بعضها مع بعض. في البيوفيلم تكون حركية البكتيريا غير مشغلة. و هو ما يجعلنا نطرح السؤال حول كيف يتم منع هذه الحركية. كما يفسر ذلك الكاتب:

"السوط هو عبارة عن آلية جزيئية معقدة، مقاومة و مكلفة و بكل بساطة فإن تغير تركيبة السوط لا يوقف بالضرورة الحركية. بمجرد ما يتم تعطيل الجينات التي تحوي بنية السوط فذلك يستلزم عدة جولات من الإنقسام الخلوي منذ أن يتم تركيب السوط الموجود من قبل إلى أن ينقرض عند الخلايا الوليدة. في مقابل ذلك، فجهاز التعشيق (أو القابض) يتطلب تركيب بروتين واحد لمنع الحركة. بالإضافة إلى ذلك إذا تم الإجهاض المبكر لتكون البيوفيلم فإن السوط الذي كان متروكا يمكن إعادة تشغيله مع تركيب المكونات السوطية. بينما أن التعبير الجيني و تركيبة السوط بطيئان و معقدان فالتحكم في جهاز التعشيق (أو القابض) يعتبر أمر بسيط، سريع و قابل للإنعكاس بشكل كبير."

ما الذي يحدد إذا ما كان محرك السيارة متصلا أم لا بالأجزاء التي تمكن من التحكم في اتجاه العجلات؟ الجواب هو جهاز التعشيق (أو القابض) الذي يضمن بأن يكون المحرك و الترس غير متصلين. فسوط العصوية الرقيقة، المشابه لجهاز التعشيق الموجود في السيارة هو عبارة عن بروتين يسمى EpsE، الذي من أجله يتدخل نفس المشغل الذي يراقب الجينات الضرورية لتكون EPS. فبروتين EpsE يتواصل مع العضو الدوار للسوط (البنية التي تدور داخل العضو الثابت). و البروتين الموجود في حالة البلمرة (أو الكوترة) داخل العضو الدوار يسمى FliG. فوحيدات FliG تحول الطاقة الصادرة عن تيار البروتونات في الطاقة الدورانية الخاصة بالسوط. عندما يتفاعل البروتين EpsE مع البروتين المبلمر FliG فذلك يولد تغيرا تكوينيا يسبب في انحراف يؤدي إلى انفصال العضو الدوار عن محرك البروتونات في السوط.

ف كوتينبلان و آخرون (Guttenplanl) 2010 أكد أن البروتين EpsE لديه وظيفتين إثنين: "يتفاعل مع العضو الدوار للسوط لمنع القابلية الحركية كما يتعاون مع إنزيمات أخرى لتركيب قالب EPS".       

و لقد تمت الإشارة إلى ذلك في عدة مواضع و قد عبر البروفيسور دانييل كيمس (Daniel Keams) بيولوجي في جامعة بلومينكتون في إنديانا، و هو مدير البحث عن دهشته بالقول:

"الإكتشاف يمكن أن يعطي للمختصين الثقنيين في النانو أفكارا جديدة حول كيفية ضبط محركات صغيرة جدا من صنعهم هم. السوط هو واحد من المحركات الأصغر حجما و قوة في الطبيعة (...).يمكنه الدوران أكثر من 200 مرة في الثانية بفضل خاصية الدفع الدوراني بقدر 1400 بيكونيوتن-نانوميتر (Piconewton-nms). إنه كعدد كبير من أحصنة القوة لتشغيل آلة بقياس بضعة نانوميترات على مستوى العرض. "

"إنه ليبدو لي شيء رائع على أن البكتيريا المتطورة و المهندسون البشر قد توصلوا إلى حل مماثل لنفس المشكل. كيف يمكن أن توقف بشكل مؤقت محركا قد بدأ بالإشتغال؟"

  

بكل تأكيد، من وجهة نظر التصميم الذكي، ليس من الغريب على أن يقوم  جهاز تعشيق (أو القابض) بكتيري بمراقبة نظم متوازية مع ما تم تصميمه من طرف مهندسين بشر. ممكن أن يكون هناك تردد إذا ما تمت تسمية هذا النظام ب "التعقيد الغير قابل للاختزال" (إنه شيء نسبيا بسيط و الأنزيم الوحيد الذي يشارك في هذا النظام فهو يقوم بوظيفتين مختلفتين). إلا أنه لا يمكنك تجنب اعتبار هذا النظام طرفا من التعقيد المحدد، كما يفسر ذلك دافيد طايلر في مدونته:

"فمقدار التعقيد يتجلى في التكوين المدهش للبروتين EpsE و قدرته في جدب البروتين الذي ينقل الدفع الدوراني مؤديا إلى عدم نقل هذه القوة. "  

في نفس الوقت، فهذا النظام يحتاج إلى العمل بتعاون مع آلية تفصل الحركة و تعيد الإرتباط بالمحرك. و كلما تعلم المرء بشكل أكثر مبادئ الهندسة المتعلقة بالنظم البيولوجية، إلا و كانت له دلائل أكثر تدفعه لاستنتاج أننا نتعامل مع أنظمة مصممة فعلا.

صاحب المقال: جوناتهان ماكلاتشي (Jonathan McLatchie) حاصل على ماجستير البحوث في البيولوجيا التطورية و النظامية في جامعة كلاسكوو Glasgow. حاليا هو محرر موقع "التطور أخبار و نظرات"
        

تمت الترجمة من موقع:

http://www.evolutionnews.org/2012/05/the_molecular_f059121.html