细菌的“纳米发动机”：每分钟15万转，效率远超人类制造
细菌的“纳米发动机”：每分钟15万转，效率远超人类制造
在微生物的世界里，有一种神奇的“纳米发动机”正在高速运转。它就是细菌的鞭毛马达，一个只有5纳米高的微型机器，却能以每分钟15万转的速度旋转，效率远超人类制造的任何电机。
细菌作为人类生活中一种常见的生物，几乎与人类的生活息息相关，通常情况下细菌由荚膜、鞭毛、菌毛等结构组成，而且目前已知最小的细菌大约在0.2微米左右，需要在显微镜下才能将其看的清清楚楚。
细菌的运动能力，远超陆地上跑得最快的猎豹。很多细菌 1 秒钟就能跑出自己身长的 60-100 倍的距离，相当于一个成年人以时速600KM的速度奔跑。
鞭毛马达
为什么细菌具有如此非凡的运动能力？答案只有两个字 —— 鞭毛，这是细菌的运动器官，也是一种独特的蛋白质纳米机器。
如果将这种细菌的鞭毛看作是一艘潜艇，不仅拥有完整的零部件，而鞭毛就如同潜艇的螺旋桨，通过高速旋转带动细菌进行移动。
而且在研究中发现，细菌的鞭毛大约只有26纳米左右，可是结构却类似于飞机的发动机，为此才会将其称之为马达。也就是本文要说的鞭毛马达。
鞭毛马达
细菌鞭毛马达被认为是自然界中最高效、最精密的分子引擎，也是最复杂的蛋白质机器之一。
该马达高度大约只有5纳米，直径只有2纳米。麻雀虽小，五脏俱全，虽然小，但结构非常复杂。
之所以说该细菌比较复杂，首先马达拥有170多个蛋白质组成，分子的质量大约在6.3MDA左右，同时由联动杆、外膜环、内膜环、周质环、缓分泌装置、接头装置组成。马达的运行原理也很精妙。
鞭毛马达
鞭毛马达含有质子泵，可通过转运氢离子，带动质子泵的转动，完美的将化学能转变为机械能，继而将扭矩传给鞭毛马达的内膜环，促使内膜环的转动。值得一提的是，内膜环是依靠电斥力套在连动杆上面的，等于是一个磁悬浮的轴承，没有直接摩擦，所以整个马达的效率非常高。
内部各个结构元件之间相互精妙的配合，使鞭毛马达能将质子泵转化而来的机械能，毫无损耗地迅速传给鞭毛丝，促进鞭毛丝高速转动。
当我们清晰地看到鞭毛马达的结构后，不得不惊叹于大自然和生命的奇妙
在如此相互巧妙的配合下，该马达能够每秒钟旋转300-2400圈，也就是差不多每分钟150000转，这意味着什么呢？
要知道，人类科技目前所能实现的最高转速的电机马达，也仅仅堪堪达到每分钟100000转。
这还没完，如此高转速下，居然没有摩擦和能量损耗，你敢相信？
人类目前最先进的马达，效率也才达到92%，别小看这8%的差距，要知道这92%的效率已经是人类的天花板了，想再进一分，都是千难万难了。
鞭毛马达工作示意图