Внутри каждой клетки кипит своя логистика: крошечные белковые моторы, словно курьеры, таскают грузы по сети микротрубочек. Один из главных работяг — кинезин, шагающий с помощью энергии АТФ (главной энергетической валюты клетки). Долгое время его пытались оценить, как автомобиль: сколько топлива потратил, как быстро доехал. Но разные исследователи использовали разные линейки, и общая картина не складывалась.
Авторы новой работы решили навести порядок. Они построили единую модель «кинезин-груз» и вывели формулы для четырёх видов эффективности — от простого КПД до хитрых информационно-термодинамических мер. Модель учла и дискретные шаги мотора, и его связь с грузом. Результат сравнения оказался неожиданным: по всем этим меркам кинезин работает с низким КПД, иногда — всего несколько процентов.
Такой низкий КПД — не баг, а, возможно, особенность. Если мотор не гонится за экономией, значит, эволюция нацелила его на другие приоритеты: безотказность, скорость доставки или способность не повредить хрупкий груз. Работа подталкивает учёных перестать мерить всё одной меркой и искать другие, более подходящие показатели — например, как быстро и точно мотор находит цель. Ведь курьер, который экономит бензин, но опаздывает, никому не нужен.
Кинезин может сделать до ста шагов в секунду, не отрываясь от микротрубочки, — как если бы человек бежал, не отрывая ног от земли.
В рассказе «Путешествие вглубь клетки» фантаста Грега Игана описаны наноботы, работающие на принципах молекулярных моторов, — почти как кинезин.