細菌には「生物学的車輪」があり、ついに3Dで見ることができるようになった

細菌の多くの特性の中でも、最も見落とされがちでありながら重要な特性の 1 つは、細菌の先端から垂れ下がった独特の付属器である鞭毛によって自らを推進する能力です。このメカニズムは、自然に発生する生物学的車輪の完璧な例です。

科学者たちは今回初めて、電子顕微鏡を使って、これらの車輪が動いている様子を高解像度の3D画像で観察することに成功した。その研究結果は昨日、 PNAS誌オンライン版に掲載された。

鞭毛は細菌の末端にある小さな尾のようなもので、細菌がさまざまな媒体を通って移動することを可能にします。鞭毛は、器官の運動部分の周囲にあるリング状の構造である固定子からトルク (ねじり力) を生成します。固定子は動力を供給する車輪として機能します。

トルクの量はステーターの数によって異なり、その結果、出力の度合いも異なります。細菌によってステーターの数は異なります。

例えば、ニューサイエンティスト誌が指摘しているように、カンピロバクターのモーターは腸内を駆け抜けるほどの力があり、ひどい食中毒を引き起こします。

同時に、科学者が調べた、コレラ菌（コレラを引き起こす細菌）と近縁の別の細菌は、中程度のパワーしか持たないモーターを持っている。

この多様性と、鞭毛が複数回にわたって独立して進化してきたという事実は、ニューサイエンティスト誌が指摘するように、鞭毛がインテリジェントデザインではなく自然選択によって徐々に進化してきたという事実を裏付ける証拠となる。

これらの画像を撮影するために、インペリアル・カレッジ・ロンドンのモーガン・ビービー率いる研究チームは、電子クライオトモグラフィーと呼ばれる技術を使用しました。これは、まず細菌を凍結し、電子顕微鏡を使用してさまざまな角度から画像を撮影し、最後に得られた画像をつなぎ合わせて 1 つの 3D 合成画像を作成するというものです。

これらの画像の美しい新しさとは別に、研究者はこれらの画像を研究することで、ナノロボット用のより優れたモーターを開発したり、特定の細菌特有の鞭毛を標的とするより優れた抗生物質を設計したりできるかもしれない。