Paramecia är encelliga mikroorganismer som lever i sötvatten och marina miljöer. De hör till phylum Ciliophora, de cilierade protozoerna. En cilium är en kort hårformig struktur som sticker ut från en organisms cellmembran. Ett paramecium har tusentals cilier som rytmiskt slår, vilket ger ett sätt att flytta runt och sopa mat i sitt orala spår. Forskare har upptäckt att olika biokemiska motorer driver de två funktionerna.

Min lilla Paramecium

Paramecia kommer i många arter och sträcker sig i längd mellan 50 och 330 mikrometer - ungefär en tusen till en- hundra av en tum. Cellmembranet eller pellikeln är täckt hela med ciliärer. Paramecia äter bakterier, alger och andra små varelser genom att intaga dem via ett cilia-täckt munspår som går från cellens framsida till mittpunkten. Parametret svimmar runt genom att slå sin cili i harmoni, men cilierna som omger munspåret slår till en annan rytm.

Ciliumstruktur

En ciliums struktur är ett bunt av mikrotubuli, kända som en axoneme, som är fäst vid en basal kropp på cellytan. En mikrotubul består av ca 13 protofilament, långa cylindrar som inriktar sig sida vid sida för att bilda mikrotubulens ihåliga rörform. En axoneme innehåller nio yttre par av dubbla mikrotubuli och två centrala singulära mikrotubuli. Olika broar förbinder medlemmarna i båda mikrotubule-arraysna och kopplar de två arraysna till varandra. Proteiner som kallas molekylära motorer orsakar cilia att slå.

Molekylära motorer

En cilium slår eftersom vissa molekylära motorer ändrar form. Motorerna drar energi från adenosintrifosfat, eller ATP, biokemisk universell energilagring. När en kemisk reaktion frigör en fosfatgrupp från ATP, svänger molekylmotorerna i anslutningsbroarna mellan axonemerna. Resultatet är att en mikrotubule rör sig i förhållande till en annan och dra cilia i rörelse. Medan cilia-strukturerna som driver ett paramecium är identiska med de strukturer som sopar mat i munnen, använder de två åtgärderna olika molekylära motorer och arbetar med olika frekvenser och styrkor.

Experimentell Bevis

In 2013, forskare vid Brown University ledde av doktorand Ilyong Jung manipulerade viskositeten hos den vätske som omger paramecia. Från och med vatten ökade vätsketätheten upp till sju gånger. De fann att högre viskositet saktade ned simmarna, men knappast påverkade foderfilianerna. Dubbling av viskositeten sänker simningsåtgärderna med ungefär hälften, men även med en sjufaldig ökning minskade fodercyilierna med endast cirka 20 procent. Eftersom alla cilierna delar samma struktur, kan endast en skillnad i molekylmotorn redovisa resultaten. Arbetet fortsätter att bestämma de exakta underliggande mekanismerna.