Celle sirkus

Blendende kunststykker i Celle-Sirkuset
Evolution news ; 2. oktober 2018
Oversatt herfra.
Bilde 1: Hemoglobin, Illustra Media, fra Origin: Design, Chance and the First Life on Earth –her.

Intelligent design er tydelig i alle nivåer, fra hele universet til det enkelte atom. Denne observasjonen setter evolusjonister på defensiven: hvordan skal de forklare denne forekomsten, med sine begrensede ressurser fra tankeløs sjanse og naturlov? De kan ikke. Vi lever i en meningsfull verden av formål, design og skjønnhet som bare kan forklares av intelligent virksomhet (agency). Det er kanskje ikke noe bedre sted å illustrere dette enn i den levende cellen. Her er noen av de nyeste funnene om cellulære maskiner – den største design-utstillingen på jorden i nanometerskala.

Flagellum optimalisering
I det vi begynner med vår gamle designstandard, finner vi at vitenskapen fortsetter å avdekke mer teknisk eleganse i bakterie-flagellen. I PLOS Biology –her viser fjorten forskere at “Krok-lengden på bakterie-flagellen er optimalisert for maksimal stabilitet av flagellum-festet.” Kroken – som bøyer seg i drivakselen, rett utenfor cellemembranen som filamentet strekker seg ut fra – kan ikke fungere skikkelig dersom den ikke har riktig størrelse. Er det ikke utrolig hvordan blind sjanse trakk av dette optimaliserende trikset rett ved ‘funksjons-krysset’? {Ironisk understatement -oversetters kommentar.}

–Vi konkluderer med at for korte kroker kan være for stive til å fungere som et kryss og for lange kroker kan bulke ut og skape ustabilitet i flagell-festet. Følgelig beveger uniforme flagell-bakterier seg mest effektivt om avstanden som tilbys per kroppsrotasjon er maksimal og kroppsvingling minimeres. Dermed tyder våre resultater på at molekylær-beherskelses mekanismen utviklet seg til å kontrollere flagell-krokvekst til optimal lengde i samsvar med effektiv buntdannelse. Kroklengde- kontrollmekanismen er derfor et primær-eksempel på hvordan bakterier utviklet elegante, men robuste mekanismer for å maksimere sin egnethet under spesifikke miljøbelastninger. [Understreking lagt til.]

Utsikts varde
T-cellene i det menneskelige immunforsvaret er stadig på utkikke etter inntrengere. Når de finner disse “antigenene”, trenger de en måte å merke dem for ødeleggelse. Forskere som publiserte i Nature Communications fant at små utspring på T-cellene, kalt microvilli –her, er ikke bare der for dekorasjon. De “bærer immunologiske synaptosomer som gir meldinger til antigen-presenterende celler.” Videre er meldingene toveis.

— I denne studien observerer vi at enkelte T-celler kontakter APCs [Antigen Presenterende Celler] forekommer gjennom mikrovillar-utvidelser, som ser ut til å fungere som steder for avsondring av immunologisk viktige molekyler, inkludert TCR-komplekser [T-CelleReceptorer], kostimularitet og vedhengs-molekyler , samt ulike cytokiner. Vi finner at mikrovilli er separert fra T-cellekroppen ved den kombinerte virkningen av to uavhengige mekanismer (trogocytose [dvs. gnaging eller napping] og membran knoppskyting) og deponeres på overflaten av kognitive APCer, og virker derved potensielt som et effektivt middel for levere T-celle meldinger til å gjenkjenne APCer. I overensstemmelse med denne potensielle rollen, er disse T-celle-Mikrovilli-avledede Partikler (TMP) uavhengig i stand til å aktivere kognitive Dendritiske Celler (DC). Derfor tyder våre funn på at T-celle-mikrovilli kan tjene som “immunologiske synaptosomer” [dvs. kommunikasjons-transportorganer] sammen med TMPer som en klasse av membranvesikler, der tjener som transportører av T- cellemeldinger, eller egenskaper til å gjenkjenne APCer.

Den biologiske rollen til microvilli “har forblitt overraskende ukjent,” bemerket forfatterne. De er ikke enkle spaghetti-lignende fremspring. De “inneholder mange parallelle bunter av aktin-filamenter som strekker cellemembranen i form av en finger.” TCR-klynger ved endene, gjør dem også til “effektive sensorer for antigeniske enheter for APC eller målceller.” Dendritiske celler er ansvarlige for initiering av adaptive immunresponser og fungerer dermed som “vaktposter” i immunsystemet” (British Society for Immunology).

Vi ser detaljene i et helt militært system utstyrt med sofistikert maskineri for å beskytte kroppen. Vurder en Star Wars-analogi. Tenk deg et omstreifende forsvarsfartøy som støter på et fiendtlig romskip. Det er ikke i stand til å ødelegge det, men sender en enhet som festes til skroget på skipet. Enheten er utstyrt med maskineri for å identifisere båten og attestere sine intensjoner. Deretter etterlater det en radiosender som romflåten kan identifisere: “Dette er et fiendtlig fartøy; bring inn krigerne.” Er det ikke fantastisk hvordan evolusjonen tenkte ut alt dette?

–Som konklusjon er lymfocytter høyt spesialiserte celler som sirkulerer gjennom hele kroppen for å skanne et bestemt antigen og levere meldinger til målceller. På grunn av deres dynamiske motilitet , kan lymfocytter ha utviklet seg til å ha spesialiserte mekanismer for å fremme kommunikasjon mellom interaktive celler, selv under mobile forhold. Derfor kan microvillus-avledet meldingsoverføring være et unikt kommunikasjonsmiddel for lymfocytter eller immunceller, og ikke celler som okkuperer vev.

Vinddreven monorail
Kan du betjene en monorail uten energi? Celler gjør det. De fleste aktivitetene i cellen krever energimolekylet ATP, men forskere ved Tokyo Institute of Technology har funnet et enzym som beveger seg retningsbestemt som et monorail-tog uten batteri eller motor. Dette nyhetsgruppen beskriver “Chitinase som ‘brent bro’ brownsk-monorail, som effektivt hydrolyserer tilbake-vendende biomasse.” Teknikken er nyttig for enzymet, som opererer i de ekstracellulære rom hvor ATP er mindre tilgjengelig. Enzymet bryter ned krystallinsk kitin, en av de viktigste bidragsyterne til biomasse på jorden etter cellulose. Det er et tøft molekyl å bryte ned. Kitinase går trinnvis gjennom krystallet og gjør det til et vannløselig produkt.

På den mikroskopiske skalaen til celler, dytter brownske bevegelser ting om hverandre, lik tilfeldig bris. En ensporet tog på en skinne kan dra nytte av fri vindenergi, selv om det er tilfeldig, ved å bevege seg når vinden blåser den slik den vil, og brenner sporet bak den. “Dette er en såkalt ‘brent bro’-mekanisme, som fjerner skinnen for bakover-bevegelse og tvinger et molekyl til å bevege seg fremover.” Se på illustrasjonen der en kunstner viser chitinase på sporet ved siden av et moderne monorail-tog. Det er et inspirerende trik {takket være evolusjonen -igjen ironisk}:
–Funnet demonstrerer hvordan SmChiA styrer den brownske bevegelsen og utnytter rask enveis bevegelse for kontinuerlig nedbrytning av krystallinsk kitin, uten separasjon. Strategien utviklet av SmChiA kan brukes ikke bare til å konstruere kitinaser og cellulaser for effektivere chitin og cellulose nedbrytninger, men også til å designe hurtig bevegelige kunstige molekylære motorer som DNA-vandrere.

Sikker industri
Undersøk industriens historie, og du lærer om forferdelige ulykker: eksplosjoner, giftige stoffutslipp og katastrofale effekter på miljøet. Industrier som regelmessig håndterer giftige stoffer, er spesielt utsatt for katastrofer. Bare ved intelligent analyse av årsakene til ulykker, og innføring av trygge rutiner, har næringer og regjeringer vært i stand til å minimere risikoen. Kroppen din kjenner imidlertid til industrisikkerhet. En kunngjøring fra American Society for Biochemistry and Molecular Biology besvarer “Hvordan celler håndterer et klebrig, giftig, men absolutt essensielt molekyl.”
Det molekylet er heme. Husker du hemoglobin, det oksygenbærende molekylet i blod? “På egen hånd er heme giftig og reaktivt, men når det er riktig innsatt i bestemte proteiner, er det absolutt essensielt,” sier de. Heme er også klebrig, og binder seg lett til feil ting. Det må håndteres med stor omhu. Hvis du liker å puste i luft, vær takknemlig for sikker praksis i cellene for å håndtere heme. Vær spesielt takknemlig for et kjedelig, ‘ikke-glamorøst’ chaperon-protein som har til oppgave å ferge dette giftige molekylet til rett sted.

–GAPDH er et enzym involvert i å bryte ned sukker i celler. Det er en vanlig, ikke-glamorøs komponent i cellens grunnleggende metabolisme, så mye at laboratorieforskere hovedsakelig bruker det som en grunnleggende kontroll i studier av andre proteiner.
–“GAPDH er en latterlig kandidat ,” sa [Dennis] Stuehr. “Men det har tilkommet denne nye oppdukkende historien at GAPDH ikke bare er dette kjedelige glykolytiske enzymet, som er i hver celle ; det har disse andre rollene i cellebiologi. Og heme-levering er en av disse nye rollene.”

Fremstilt i mitokondrier, må heme leveres til nedstrøms-mål. GAPDH “ikke bare binder heme, og binder mye av det, men er også nødvendig for levering til nedstrøms heme proteinmål .” Det er en ikke-glamorøs jobb, men noen må gjøre det. Og siden GAPDH er godt rustet til denne skitne jobben, kan vi alle puste lettere.

Tager: ATPBrownske bevegelserbakterie-flagellenCellebiologiIntelligent Design.

 

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund