Ученые раскрыли тайну танцующих кристаллов в малярийных паразитах

Электронная микрофотография эритроцита (большой объект), зараженного малярийным паразитом (меньший круг). Темные кирпичеобразные формы — кристаллы железа. Автор: Эрика Хастингс, доктор философии.

Ученые из Университета Юты раскрыли загадку, почему микроскопические кристаллы железа внутри малярийных паразитов находятся в постоянном хаотическом движении. Оказалось, что они приводятся в движение химической реакцией, аналогичной той, что используется в ракетном топливе.

Каждая клетка смертоносного паразита Plasmodium falciparum содержит компартмент с микроскопическими кристаллами железа (гемозоином). Пока паразит жив, эти кристаллы непрерывно вращаются, подпрыгивают и сталкиваются. Когда паразит погибает, движение прекращается.

«Люди не говорят о том, чего не понимают, и поскольку движение этих кристаллов настолько загадочно и странно, это было слепым пятном паразитологии на протяжении десятилетий», — говорит Пол Сигала, доктор философии, доцент биохимии.

Биологическое ракетное топливо

Исследователи обнаружили, что кристаллы движутся, запуская разложение перекиси водорода на воду и кислород. Эта реакция высвобождает энергию, придающую кристаллам необходимый «толчок».

«Это разложение перекиси водорода использовалось для питания крупномасштабных ракет, но я не думаю, что это когда-либо наблюдалось в биологических системах», — объясняет Эрика Хастингс, доктор философии.

Ученые подтвердили, что одной только перекиси водорода достаточно, чтобы заставить очищенные кристаллы вращаться. И наоборот, при снижении уровня кислорода (и, соответственно, производства перекиси) скорость кристаллов падала вдвое.

Значение для выживания паразита

Исследователи предполагают, что бешеное движение кристаллов помогает паразиту выживать двумя способами:

• «Сжигание» избытка токсичной перекиси водорода
• Предотвращение слипания кристаллов, что позволяет эффективнее утилизировать токсичный гем

Перспективы для медицины и нанотехнологий

Открытие может привести к созданию новых противомалярийных препаратов. Поскольку этот механизм уникален для паразита и отсутствует в человеческом организме, лекарства, нацеленные на него, должны иметь меньше побочных эффектов.

«Если мы сможем определить, чем этот паразит отличается от нашего тела, это откроет нам новые направления для разработки лекарств», — говорит Хастингс.

Кроме того, эти «самодвижущиеся наночастицы» могут вдохновить на создание микроскопических роботов для промышленности и доставки лекарств.

Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.