Пока плазмодий жив, эти кристаллы находятся в непрерывном движении — вращаются, сталкиваются и отскакивают друг от друга с такой скоростью, что стандартные научные инструменты с трудом за ними поспевают. Но стоит паразиту погибнуть — движение мгновенно прекращается. Это странное поведение десятилетиями оставалось загадкой. Теперь ученые из Университета Юты выяснили, что именно приводит кристаллы в движение.
Кристаллы состоят из гема — железосодержащего соединения, побочного продукта переваривания паразитом гемоглобина из крови, в которой он живет. Как выяснили специалисты под руководством биохимика Пола Сигалы, их движение обеспечивается химической реакцией разложения перекиси водорода на воду и кислород. Эта реакция высвобождает энергию, которая толкает кристаллы — по сути, тот же принцип, что используется для запуска ракет. «Разложение перекиси водорода применяется для приведения в движение больших ракет, — говорит постдок Эрика Хейстингс. — Но, насколько я знаю, в биологических системах это наблюдается впервые».
Перекись водорода в изобилии присутствует в отсеке с кристаллами — паразит сам вырабатывает ее как побочный продукт. Эксперименты подтвердили: одной лишь перекиси достаточно, чтобы заставить изолированные кристаллы вращаться даже вне паразита. А когда паразитов выращивали в условиях пониженного количества кислорода — при которых перекиси образуется меньше, — кристаллы замедлялись примерно вдвое, хотя сами паразиты оставались здоровыми.
Зачем паразиту эта «ракетная установка» внутри клетки? Ученые предполагают, что вращение кристаллов выполняет сразу две функции. Во-первых, оно помогает разлагать токсичную перекись водорода, защищая паразита от химического повреждения. Во-вторых, движение не дает кристаллам слипаться — а значит, сохраняет их поверхность для эффективного связывания новых порций гема.
«Люди не обсуждают то, чего не понимают, и поскольку движение этих кристаллов настолько загадочно и странно, оно десятилетиями оставалось слепым пятном паразитологии», — признает Сигала.
Открытие может иметь практическое значение. Поскольку описанный механизм принципиально отличается от всего, что есть в клетках человека, он может стать основой для создания новых противомалярийных препаратов с минимумом побочных эффектов. «Если мы сможем заблокировать химию на поверхности кристаллов, одного этого может быть достаточно, чтобы убить паразита», — говорит Сигала. Кроме того, первый известный пример самодвижущейся металлической наночастицы в живой природе может вдохновить инженеров, которые разрабатывают микроскопических роботов для доставки лекарств.
Ранее ученые совершили прорыв в лечении малярии, открыв неожиданную уязвимость жизненно важного белка — ионного натриевого насоса.