Paramecia zijn eencellige micro-organismen die leven in zoetwater- en mariene milieus. Ze behoren tot de phylum Ciliophora, de trilhopenprotozoa. Een cilium is een korte, haarachtige structuur die uit het celmembraan van een organisme steekt. Een paramecium heeft duizenden cilia die ritmisch verslaan, waardoor het een manier is om te bewegen en voedsel in de mondholte te vegen. Wetenschappers hebben ontdekt dat verschillende biochemische motoren de twee functies aandrijven.

My Little Paramecium

Paramecia komen in veel soorten en variëren in lengte van 50 tot 330 micrometer - ongeveer een duizendste tot één - honderdste inch. Het celmembraan, of pellicle, is bedekt met trilhaartjes. Paramecia eet bacteriën, algen en andere kleine schepsels door ze in te nemen via een met cilia bedekte orale groef die van de voorkant van de cel naar het middelpunt loopt. Het paramecium zwemt rond door zijn cilia in harmonie te verslaan, maar de trilhaartjes rond de orale groove slaan op een ander ritme.

Ciliumstructuur

De structuur van een cilium is een bundel microtubuli, bekend als een axoneme, dat is gehecht aan een basaal lichaam op het celoppervlak. Een microtubule bestaat uit ongeveer 13 protofilamenten, lange cilinders die zij aan zij uitlijnen om de holle buisvorm van de microtubule te vormen. Een axoneme bevat negen buitenste paren dubbele microtubuli en twee centrale enkelvoudige microtubuli. Verschillende bruggen verbinden de leden van beide microtubule-arrays en verbinden de twee arrays met elkaar. Eiwitten die bekend staan ​​als moleculaire motoren veroorzaken cilia te verslaan.

Moleculaire motoren

Een cilium klopt omdat bepaalde moleculaire motoren van vorm veranderen. De motoren halen energie uit adenosinetrifosfaat, oftewel ATP, de universele biochemische energieopslag. Wanneer een chemische reactie een fosfaatgroep uit ATP vrijmaakt, draaien de moleculaire motoren binnen de verbindende bruggen tussen axonemen. Het resultaat is dat de ene microtubule beweegt ten opzichte van de andere en trilharen in beweging brengt. Hoewel de cilia-structuren die een paramecium voortstuwen identiek zijn aan de structuren die voedsel in zijn mond drijven, gebruiken de twee acties verschillende moleculaire motoren en werken ze op verschillende frequenties en sterkten.

Experimenteel bewijsmateriaal

In In 2013 manipuleerden onderzoekers van de Brown University onder leiding van graduate student Ilyong Jung de viscositeit van de vloeistof rondom paramecia. Beginnend met water, verhoogden ze de dichtheid van de vloeistof tot een factor zeven. Ze ontdekten dat een hogere viscositeit de zwemwimpel vertraagde maar de voedingscilia nauwelijks beïnvloedde. Verdubbeling van de viscositeit verminderde de zwemactie met ongeveer de helft, maar zelfs met een zevenvoudige toename vertraagden de voedingscilia met slechts ongeveer 20 procent. Omdat alle cilia dezelfde structuur delen, kan alleen een verschil in de moleculaire motor de resultaten verklaren. Het werk blijft de exacte onderliggende mechanismen bepalen.