據介紹,弧菌的鞭毛直徑只有5-65438+1億毫米,它利用從細胞膜外流出的離子作為能量來源。研究人員制作了壹種顯微鏡,可以觀察細菌運動時“馬達”的轉速,並以2毫米長、兩倍於螺旋鞭毛的弧菌和大腸桿菌為觀察對象。觀測結果表明,弧菌的鞭毛每秒1700轉,大腸桿菌每秒270轉,沙門氏菌每秒170轉。如果弧菌直線運動,達到每秒160微米,超過了細胞內細胞質的流動速度,被認為是活分子中運動最快的。細胞質流速為每秒100微米。
但是研究人員不知道為什麽這種單細胞生物在沒有大型生物肌肉細胞的情況下可以移動得如此之快。同時,他們也不知道這種小生物是如何在不破壞所有內部結構的情況下實現這樣的收縮運動的。
美國佐治亞理工學院研究員薩阿德·巴-哈拉(Saad Ba-Halla)受美國國家科學基金會資助,在亞細胞水平上研究和模擬旋毛蟲的收縮運動。他希望對這場運動有壹個全面的了解。他認為通過研究大頭旋毛蟲的運動原理,可以用於機器人的研究和設計。
巴-哈拉在發布會上說:“作為工程師,我們喜歡觀察大自然如何應對重大挑戰。我們壹直在思考,如何利用自然界中觀察到的微小生物習性,將它們的特性應用到工程設計領域。或許這些微小的生物習性可以填補小型機器人的設計缺陷。這些小型機器人可以快速移動,消耗很少的能量。”
這份聲明指出,如果壹種生物像旋毛蟲壹樣快速蜷縮,或者像獵豹壹樣沖刺,或者像獵鷹壹樣俯沖,就會刺激肌肉細胞中的肌動蛋白肌球蛋白,身體就會收縮產生運動。
巴-哈拉說,然而,像旋毛蟲這樣的微生物並不依賴於這種蛋白質。旋毛蟲是壹種介於動物和非動物之間的生命形式。以前的文獻常把它們稱為單細胞的“原生動物”,具有動物特征,屬於動物界成員之壹。然而,最近生物學家傾向於將它們分離成壹種獨立的生命形式,稱為“原生生物”。
巴-哈拉強調,如果他們只有構成肌肉的肌動蛋白和肌球蛋白,就無法形成足夠的力量快速移動。他們的身體越小,加速度就會越快,高達每秒200米平方,這真的很不可思議。而是這種生物利用替代性的復雜分子來實現運動,完成身體內部結構運動。
他在新聞發布會上說,我希望在這場運動中發揮作用的分子能夠實現重大的技術飛躍,這將有助於改善目前的納米機器人技術。