Bakterie flagellen til hjelp -igjen

Darwin Devolves, igjen: Studie finner at bakterier støter bort sin flagell for å unngå å sulte
Evolution news; 18. april 2019
Oversatt herfra.

Bakterieflagell


Bilde 1. Bakterie-flagel. Kreditt: Illustra Media.


Michael Behe illustrerer temaet for sin nye bok Darwin Devolves med en meningsfylt illustrasjon. Hvis du har lite bensin på et øde sted, og kjørelengden er din viktigste prioritet, kan du fjerne dørene og soltaket for å få lengre kjørelengde. Leksjonen er at organismer noen ganger kan overleve ved å bryte og kaste ut funksjoner til pre-eksisterende maskineri. Denne strategien har videre mye mer sannsynlighet for å inntreffe under stressfulle forhold, enn å vente på at en gunstig mutasjon skal dukke opp. Her er et perfekt eksempel:

Skisse av bakterie-flagell


Bakterielle-flagellen, et troverdig ikon av intelligent design, tilsvarer bildørene og soltaket i denne sanne versjonen av bensin-kjørelengde historien. Elleve forfattere som skriver i PLOS-biologi –her; fant at «y-proteo-bakterier utsondrer deres polare-flagel under næringstørke, og beholder sine flagellære motoriske relikvie-strukturer.» Når det ikke er noe å spise, er disse bakteriene villige til å kaste av flagellen og plugge hullet for å spare energi. Hvis du var ute på en innsjø, ville du løsne din nye Yamaha F250 4.2-liters V6 utenbordsmotor og la den falle til bunns? Du kunne det kanskje hvis båten tok inn vann og var i ferd med å synke, og du var i ferd med å dø.


–I møte med sult, må bakterier minimere sitt energiforbruk. Her beskriver vi vårt uventede funn at noen bakterier tar det drastiske steget å utstøte sin flagell som respons på næringstørke. Bakterier benytter kontinuerlig flageller som propeller – uten sammenheng med eukaryotiske flageller – drevet av roterende motorer, som er innebygd i cellen; Kontinuerlig rotasjon og montering kan forbruke opptil 3% av bakteriens energi. Ved hjelp av elektronkryo-tomografi, en teknikk som gir høyoppløselige 3D-bilder av intakte bakterier, ble vi overrasket over å finne partielle flagellære motorer i bakterie-celler som var sjeldne når næringsstoffer var rikelig, men ble vanlige når tilgang på næringsstoffer var knappe. En rekke ledetråder førte oss til å danne hypotesen at disse strukturene var relikvier av motorer hvis flagell hadde blitt droppet, som vi bekreftet ved hjelp av en genetisk tilnærming. Merkelig nok, ble flagellære relikvier – som ellers ville være åpne portaler gjennom hvilke innholdet i bakterielt periplasma kunne lekke ut- plugget av et uidentifisert protein, antagelig som en forhånds-anstaltning. Vi spekulerer om at flagell-utstøtelse sparer bakterien fra kostnadene ved kontinuerlig drift ved å rotere sin flagell, som et siste forsøk på overlevelse. [Kursiv lagt til.]


Dette er perfekt. Hvordan kan disse forfatterne muligens gjenopprette darwinisme fra sin observasjon? Se en av de beste illustrasjoner av virkelighets fordreining som nylig ble til: «Vårt arbeid gir et slående eksempel på evolusjon som kommer fram til en funksjonell, men likevel ikke-intuitiv løsning på et problem.»


Hvis det å kaste en utenbordsmotor ut av båten og la den synke til bunns i en innsjø, er et «slående eksempel på evolusjon som kommer til en funksjonell løsning på et problem», så kommer Darwins tre ikke til å vokse så veldig bra.


Spar energi
Det er mer i artikkelen for å bekrefte Behes «Første Regel for Adaptiv Evolusjon», nemlig «Bryt eller sløv et funksjonelt kodet element hvis tap ville gi en netto fitness-gevinst
–Utstøtelse er derfor en drastisk, men potensielt nødvendig overlevelses mekanisme for de dattercellene som arver byrden av gamle, ufortynnede, fulle-flagell pisker …. Vi foreslår at flagell-utstøtelse er en mekanisme for å redusere antall flageller på en celle-ansamling. Ikke bare krever aktive flageller energi for dreiemoment-generering, men flagell-drift er en konstant prosess og en konstant tæring på celleenergi. Selv om det er drastisk, vil reduksjon av antall flageller ved utstøtelse, innebære et effektivt energibesparende tiltak.


Plugg hullet
Forfatterne fant også at bakterier aktivt plugger hullet der flagell-stangen var, slik at celleinnholdet ikke lekker ut. De vet ikke hva pluggen er laget av, annet enn et slags protein. Kanskje cellen stapper det materialet som er omkring, for å stoppe lekkasjen.
–Spesielt plugget en ekstra tetthet i relik-strukturen P-ringåpningen i den posisjonen som tidligere var opptatt av den trans-periplasmatisk stangen. Sammenligning av flagellar- og reliktsubtomogram-gjennomsnittene bekreftet at denne tettheten utvetydig var et ekstra protein fraværende fra intakte flagellære motorer …. Vi konkluderer med at pluggen er et fremdeles uidentifisert protein som plugger P-ringåpningen samtidig med flagell-utstøtning for å forhindre periplasmisk lekkasje.


Hvis båten fortsatt lekker etter at du har dumpet utenbordsmotoren, er neste nødshåndtering: Stopp lekkasjen. Hvorfor demonterer ikke cellen motoren på en organisert måte? Her er igjen Behe-prinsippet rettferdiggjort, selv om forfatterne tilskriver det evolusjon:
–Den alternative strategien for å forebygge periplasmisk lekkasje vil være demontering av hele relik-strukturen og re-forsegling av den ytre membranen, noe som krever utvikling av et komplisert maskineri for proteolyse av alle bestanddeler. Evolusjon er en fikler, og plugging av hullet er en betydelig mer triviell løsning enn styrt demontering , spesielt gitt at det ikke er sannsynlig at bevaring av pluggede relik-strukturer er skadelig for cellen.


Poenget: Det er mye mer sannsynlig at en organisme vil foreta øyeblikkelig, drastisk handling for å overleve enn å vente på ‘intrikat maskineri’ som dukker opp for ‘styrt demontering’ av flagellen. Dette er nettopp Behe’s poeng. Bedre å holde seg flytende uten utenbordsmotor enn å synke med den.


Når det gjelder evolusjon som en ‘fikler’, uttalte Jonathan Witt her:
–I garasjer når slike fiklende gjennombrudd oppstår, er alltid en designende intelligens hardt arbeidende. Men i Kenneth Millers magiske evolusjonære garasje skjer all denne geniale fiklingen ved magi. Strø litt darwinistisk trylle-støv og noen få millioner år på nåle-komplekset og presto, får du en bakteriell flagell-motor.

Inneholds beskrivelse flagell-motor


Forskerne bekreftet at restene funnet virkelig er kasserte relikvier av flagellen, ikke en samling av mellomprodukter. Bakterier, i motsetning til båter, inneholder instruksjonene og verktøyene for å bygge nye flagell ‘utenbordsmotorer’ når forholdene blir bedre. Bakteriene som dette teamet studerte ble observert under forhold med nærings-uttørring. Flagellstykker ble funnet overalt, og hvert hull hadde en plugg i seg. Man kan forestille seg en båts sikkerhetsmanual som sier, «Advarsel: Ved nødstilfeller, koble fra motoren og la den gå. Plugg hullet med noe tilgjengelig stoff. Unnlatelse av å gjøre det kan føre til døden. «


Konsekvenser for Type III Sekresjonssystemer
Spekulasjoner om en evolusjonær forbindelse mellom flagellumet og Type III-sekretessystemet (T3SS) stammer tilbake til Dover-rettssaken, der Kenneth Miller prøvde å forestille seg at ikke-reduserbart komplekse strukturer kunne dukke opp gjennom funksjonelle mellomstadier. Etterfølgende arbeid viste at T3SS ankom senere og ikke kunne være en evolusjonær forløper. I denne nye artikkelen kommer emnet opp igjen:
–Selv om vi ikke kan utelukke de forskjellige sekresjonsmekanismer, dvs. Sec og flagellar type III sekresjonssystemet, separerer relikstrukturer fra aksiale strukturer aktivt under montering, vil en slik operon-struktur sannsynligvis møte betydelig selektivt press for å fragmentere i separate moduler som representerer diskrete, uavhengige strukturelle komponenter; er operon-struktur velkjent som et kjennetegn på strukturell samling.
Forfatterne spekulerer aldri på om T3SS er et evolusjonært mellomprodukt. Så langt de kunne fortelle, virker flagell-utstøtning uavhengig av T3SS. I en mutant stamme de undersøkte, ‘ble ingen relik strukturer sett, en endelig bekreftelse på at disse strukturene ikke kan være montasje mellom-produkter.’


Konklusjon


Her har vi en utmerket illustrasjon av Mike Behes tenkning. Faktisk, i en ID Futures podcast i forrige måned –her, forklarte han at Darwin, uten bevis, antok at tilfeldig variasjon og naturlig utvalg var tilstrekkelig for å produsere svært komplekse strukturer. Andre eksotiske ‘add-on’ -prosesser (evo-devo, nøytrale teorier og naturlig genetisk prosjektering), viser Behe, knytter alle til Darwins opprinnelige syn om den kreative kraften til ikke-styrte naturlige prosesser – men hver av disse reduseres etter tur til sjanse. 
I sin første bok, Darwins Black Box, introduserte Behe bakterie-flagellen, som ble et potent symbol på ikke-reduserbar kompleksitet. Velkommen tilbake til den molekylære utenbordsmotoren som ‘utgjorde saken’ for intelligent design i 1996, og fortsetter å gjøre det i dag.

Tager: bakterie-flagellenDarwin DevolvesDarwins Black BoxFørste regel for adaptiv evolusjonnaturlig genetisk ingeniørkunst.

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund

Back To Top