Уникальной палеонтологической находкой поделились специалисты  Хакасского заповедника: в одном из районов республики они  обнаружили выход на поверхность пород с отпечатками  лепидодендронов – растений, покрывавших планету в девонский и  каменноугольный периоды истории Земли, задолго до появления  динозавров.

Каменноугольный месГорный массив Уйтаг в Аскизском районе Хакасии представляет собой  многослойные скальные породы, расположенные, как страницы  вертикально стоящей книги. Таким образом, окаменелости находятся  на поверхности и их можно разглядеть невооружённым глазом.   Возможно, такие же отпечатки растений, но скрытые под землёй,   могут находиться и на территории самого заповедника «Хакасский».   «Тем ценнее и интереснее находка», – считает младший научный  сотрудник заповедника Светлана Лебедева, участвовавшая в  экспедиции на Уйтаг.

«Экспонат», о котором идёт речь – это гигантский предок весьма  невзрачных ныне плаунов, растений с ползучими стеблями и  вертикальными побегами, произрастающих на влажной и заболоченной  почве лесов или тундры. В отличие от них, лепидодендрон имел  форму деревьев, высота которых составляла от 10 до 35 метров, а  диаметр ствола – до одного метра. Его ископаемые образцы плотно  усыпаны рубцами от опавших листьев, и имеют уникальную  поверхность, напоминающую кожу змеи или аллигатора.

Источник: Научная Россия

Прошли те времена, когда способность моделировать чужое психическое состояние считалась исключительно человеческой. Под этим понимают умение воспринимать чужие мысли и чувства как свои, осознавать чужие мотивы поступков, чужие переживания и т. д. В нашей жизни всё это играет огромную роль, но, как недавно выяснилось, эти даром (его ещё называют «теорией разума») владеют также шимпанзе и, по-видимому, многие другие приматы.

Способность понимать мотивы начала развиваться у приматов задолго до появления человека. (Фото Frank Lukasseck.)Но как тогда формировалась эта важнейшая психическая способность? Ответ на этот вопрос можно получить, проследив развитие соответствующих областей мозга. Как полагают нейрофизиологи, у человека за моделирование чужого психического состояния отвечает височно-теменная спайка — область коры, расположенная у задней части мозга, где сходятся височная и теменная доли. Очевидно, этот участок есть и у приматов, и, чтобы понять, как он функционирует у наших ближайших родичей из мира животных, исследователи из Оксфордского университета (Великобритания) сравнили активность мозга человека с активностью мозга макак.

Эволюционные пути макак и людей разошлись 29 млн лет назад, так что возможное сходство в работе мозга обоих видов указывало бы на какие-то совсем уж древние черты психической организации приматов. Оказалось, что умение понимать чужое психическое состояние как раз и относится к таким вот древним чертам. Роже Марс и его коллеги с помощь фМРТ-сканера сравнили активность височно-теменной спайки у тридцати шести взрослых людей с активностью похожей зоны мозга у двенадцати макак. Сканирование проводилось в тот момент, когда мозг был спокоен (в случае с обезьянами спокойствия добивались соответствующими препаратами), поскольку авторов работы интересовала не специфическая активность этих зон, а сила и характер их связей с другими участками мозга. Выяснилось, что у макак взаимосвязи этой зоны выглядят примерно так же, как у людей — взаимосвязи височно-теменной спайки, отвечающей за «теорию разума».

Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS.

Участок мозга у макак, соответствующий человеческой височно-теменной спайке, активен в социальной жизни: здесь собраны нейроны, оценивающие разнообразные социальные знаки, от чужого взгляда до поз тела. То есть можно предположить, что понимание чужих поступков и мыслей у человека и обезьян происходит примерно одинаково. Только, разумеется, у обезьян эта функция проработана гораздо слабее — они могут понять поведение товарища по стае, но вряд ли способны представить, о чём он «думает».

Нейрофизиологическая основа для этого, как видим, была заложена ещё до отделения человекообразных обезьян от эволюционного древа приматов. Учёные намерены побольше узнать о том, как нюансы социальной жизни тех или иных обезьян соответствуют особенностям работы этого участка мозга, отвечающего за «теорию чужого разума».

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Американские палеонтологи раскопали в штате Юта братскую могилу ютарапторов, погибших при нападении на растительноядного динозавра. В природную ловушку попали не меньше десятка древних ящеров.

Стая юраптаров Utahraptor напавшая на свою жертву Скалу, буквально нашпигованную костями динозавров, еще в 2001 году обнаружили неподалеку от города Моаб студенты-геологи, проходившие практику в тех краях. Больше 10 лет ученые изучали пятитонный монолит и понемногу расчищали окаменелости от породы. В результате на поверхности скалы насчитали остатки десятка особей ютарапторов – хищных раннемеловых дромеозаврид, выраставших до семи метров длиной.

 Как рассказал профессор палеонтологии университета Юты Джим Киркланд, около 100 млн лет назад стая ютарапторов наткнулась на крупного растительноядного динозавра, застрявшего в зыбучих песках. Хищники набросились на него, но забыли об осторожности и сами увязли в опасном грунте. Среди жертв природной ловушки оказались и молодые, и взрослые особи Utahraptor.

 "Плотность костей в камне настолько высока, что мы не можем положить на него кирку, чтобы не зацепить один из скелетов", – отметил Киркланд. "Это, безусловно, одна из самых удивительных вещей, встречавшихся мне за время работы", – признался палеонтолог Геологической службы Юты Дон ДеБелью. Ученые также отметили уникальную сохранность костей древних рептилий.

 В настоящее время находящийся на вершине скалы монолит с костями отделен от породы и покрыт штукатуркой и холстиной, чтобы не повредить ценные находки при транспортировке. Перевозить всю стаю ютарапторов решено единым объектом, и палеонтологи озабочены поиском вертолета достаточной грузоподъемности. В Юте таких вертолетов-тяжеловозов нет даже у Национальной гвардии, так что перевозчика ищут за пределами штата, пишет KSL.com.

 Местная транспортная компания предложила надежно упаковать монолит и спустить его с вершины скалы без привлечения авиации, но ученые опасаются, что при этом будут повреждены хрупкие кости ящеров и результаты десятилетних трудов пойдут насмарку. Однако перевозка вертолетом выходит за пределы финансовых возможностей ученых, и они обратились к общественности с просьбами о пожертвованиях.

Источник: PaleoNews

Перспектива клонирования мамонта и возвращения к жизни целой популяции этих животных становится все ближе. Как заявил профессор эволюционной генетики канадского университета Макмастера Хендрик Пойнар, речь идет о каких-то 30-50 годах, по истечении которых мамонт вернется на сибирские просторы.

 Пойнар назвал процесс воскрешения вымершего слона девымиранием (de-extinction). "Нас интересует эволюционная история этих животных, – рассказал профессор. – Эти неуклюжие гиганты жили около 10 тысяч лет назад, а потом вымерли. Когда мы воссоздадим их геном, то сможем лучше понять, как они появились, и почему вымерли. Что дает основания говорить уже о возрождении исчезнувшего вида, и это прекрасно".

Животный мир Сибири в эпоху мамонтов Среди возможных причин, приведших мамонтов к вымиранию, Пойнар указал на изменения климата и истребление древними охотниками. "Если мы сможем определить процессы, приведшие к вымиранию, то, возможно, сможем спасти современные виды, находящиеся под угрозой исчезновения, – пояснил он. – Возможно, нам стоит подумать о том, что мы можем сделать, чтобы вернуть к жизни вымершие виды и восстановить экосистемы, исчезающие в настоящее время".

 Перспективы возвращения в биосферу мамонтов профессор оценил вполне оптимистично и сообщил, что это вполне реально в течение 30-50 лет. "Первое, что нам необходимо, это получить полный генетический код. Мы почти завершили работы над картами геномов мамонта и нескольких других вымерших животных. Мы уже можем наблюдать различия между генами мамонта и азиатского слона. Хромосомы азиатского слона, кстати, мы собираемся использовать и модифицировать с помощью генетической информации мамонтов. Измененные хромосомы мы поместим в яйцеклетку азиатского слона, а яйцеклетку поместим в живого слона. Это произойдет уже в ближайшие 20 лет", - сообщил он.

 Отвечая на вопрос о безопасности этого проекта, Пойнар признался, что этот фактор ученые учитывали: – "Мы говорим не о динозаврах. Мы начнем с травоядных, которые не едят мясо! Наши технологии могут восстановить разнообразие видов, численность которых сегодня уменьшается, таких как гепард и волк. Есть и виды, уже находящиеся на грани вымирания. Кроме того, мамонты имели огромное значение для экосистем своего времени, в первую очередь для растений. Если мы вернем мамонта обратно в Сибирь, может быть, это будет полезно и для экосистем, которые сейчас изменяются под воздействием климата".

 Комментируя моральные аспекты вмешательства в эволюционный процесс, профессор в своем интервью CBC пояснил, что речь идет о животном, вымершем по вине человека. Приведя в пример также тасманийского волка и странствующего голубя, Пойнар заявил, что у человечества есть определенные моральные обязательства перед истребленными им видами, так что девымирание мамонта с этической стороны вполне оправдано.

 Напомним, что недавно российские ученые получили новые подтверждения способности мамонта впадать в зимнюю спячку. Передастся ли это свойство клонированным мамонтам профессора Пойнара, пока не известно.

Источник: PaleoNews

Первый относительно полный скелет мелового плезиозавра обнаружили палеонтологи в марокканской фосфоритной шахте. Теперь ученые смогут лучше представить себе животный мир Африки накануне великого мел-палеогенового вымирания.

Плезиозавр Zarafasaura oceanis  Плезиозавры – довольно широко распространенная и хорошо изученная группа древних рептилий. Формально они не входят в состав отряда динозавров, но жили и вымерли в одно время с ужасными ящерами. "Околоящеры", как переводится с греческого название плезиозавров, были широко распространены в морях с триасового по конец мелового периода, а самые важные, ключевые их остатки находили в Австралии, Европе и Северной Америке.

Почти полный скелет Zarafasaura oceanis. Размер масштабного отрезка - 20 см Представители африканского вида плезиозавров Zarafasaura oceanis жили в самом конце мелового периода, в маастрихтский век, и достигали примерно семи метров в длину. Реконструкции черепа этих животных, крепившегося к длинной "жирафьей" шее, показывают, что многочисленные длинные острые зубы при сведении челюстей смыкались между собой, образуя эффективную ловушку для добычи – рыбы и кальмаров. Своих жертв зарафазавры, вероятно, проглатывали целиком, поскольку их зубы не подходят для разделки добычи на более мелкие фрагменты.

 Родовое имя этого плезиозавра состоит из женской формы обычного для названий многих рептилий окончания – saurus, то есть ящер, и арабского слова zarafa – жирафа. Видовое восходит к древнегреческой мифологии и обозначает одну из дочерей Океана. Впервые этот вид был описан в 2001 году, но до последнего времени было известно лишь два образца этих животных – изолированный череп и хорошо сохранившаяся нижняя челюсть. И вот, наконец, почти полный скелет зарафазавры был найден в окрестностях марокканского города Уэд-Зем.

Реконструкция черепа Zarafasaura oceanis в разных проекциях. Размер масштабного отрезка - 10 см "Из-за отсутствия посткраниального (то есть расположенного позади черепа) скелета предыдущим исследователям было трудно судить о том, как жил этот ящер", – рассказал соавтор исследования Уильям Вол из Вайомингского центра динозавров.

 "Открытия полных и сочлененных скелетов плезиозавров в Африке довольно редки, на сегодняшний день известно лишь несколько подобных образцов, – отметил Дин Ломакс, ведущий автор исследования и ассистент куратора палеонтологического подразделения британского музея Донкастера. – Многие образцы из Марокко очень фрагментарны и их идентификация обычно затруднена, если не невозможна".

 Новая находка, представляющая собой череп и значительную часть скелета, позволит ученым лучше понять, что представляли собой зарафозавры при жизни. "Самое главное, что в новом экземпляре сохранились многочисленные элементы вроде костей конечностей, позвонков, грудных и тазовых костей, благодаря которым теперь изолированные и разрозненные находки смогут быть идентифицированы, в случае их принадлежности к Zarafasaura", – приводит Sci-News.com слова Ломакса.

 "Мы надеемся, что новый вид плезиозавров оживит интерес к до сих пор не определенным образцам из Марокко, хранящимся во многих коллекциях", – поддержал его Вол.

Статья о новом экземпляре Zarafasaura oceanis из маастрихтских отложений Марокко (на английском языке) доступна на сайте: academia.edu

Источник: PaleoNews

Первые достоверные свидетельства того, что бронированные южноамериканские травоядные – глиптодонты – становились жертвами падальщиков, обнаружили в пампасах аргентинские ученые. Прежде практически ничего подобного наука не встречала.

Еноты Chapalmalania палеогеновой эпохи лакомяться остатками эосклерокалиптуса. Остатки гигантских броненосцев давно интриговали палеонтологов полным отсутствием на них следов нападения хищников или хотя бы падальщиков. При всем обилии окаменевших костей этих животных известно лишь несколько относительно поздних образцов с признаками их обработки человеком, и единственный череп молодой особи со следами нападения крупного плотоядного. Правда, этот последний был найден на юге США.

 И вот, наконец, в плиоценовых отложениях Аргентины возрастом 3 млн лет были найдены остатки глиптодонта Eosclerocalyptus lineatus со следами чьих-то зубов на костях. Как установила команда исследователей из университета Ла-Платы и Геологического института, после смерти животного его тело довольно долго пролежало на мелководье какого-то местного водоема и даже успело частично разложиться перед тем, как его нашли падальщики.

 Установить, кто именно доедал павшего броненосца, оказалось довольно просто. Дело в том, что на протяжении большей части кайнозоя в Южной Америке складывалась очень своеобразная ситуация с плотоядными. Плацентарных среди них практически не было, поэтому к роли хищников адаптировались главным образом сумчатые млекопитающие, птицы и даже крокодилы.

 Одна из групп сумчатых – Sparassodonta – породила даже почти настоящих саблезубых кошек. Хищные птицы были представлены знаменитыми фороракосами, а крокодилы из семейства Sebecidae больше напоминали вымерших динозавров, чем своих известных нам сегодня родственников.

 Первыми плацентарными хищниками, перебравшимися в Южную Америку во времена Великого межамериканского обмена, стали еноты Chapalmalania и Cyonasua. Первый из них – крупные, напоминавшие медведя, короткомордые еноты весом до 30 кг,  а второй – относительно мелкие и длинномордые. Вот среди этих двух видов палеонтологам и пришлось искать тех, кто съел тушу эосклерокалиптуса.

 "С нашей точки зрения, Chapalmalania больше похожа на гиену, чем на медведя", – пишут авторы исследования в своей статье на Palaeontologia Electronica. Короткий низкий череп хапалмалании с развитой мускулатурой и мощными зубами выдавал всеядное животное, способное использовать в пищу не только мясо, но и кости.

 Оставленные на костях глиптодонта следы зубов и по размеру, и по характеру подходят как раз этой еното-медведе-гиене. Ни более мелкая ционазуа, ни обитавший тогда же в тех краях саблезубый Ahlysictis просто в силу своей анатомии не могли причинить скелету подобных повреждений. Кроме того, ахлисиктис отпадает и в силу своей гиперкарниворной диеты – его просто не мог заинтересовать полуразложившийся труп, неизвестно сколько времени провалявшийся на мелководье.

 Спустя некоторое время после описываемых событий на Южную Америку обрушилась вторая волна миграции плацентарных хищников. По поднявшемуся из глубин океана Панамскому перешейку на континент хлынули североамериканские кошки, медведи, собаки и куньи, придав фауне современный облик.

Источник: PaleoNews

У бактерий, живущих в желудке, нашлись неожиданные защитники. По словам исследователей из Института Висса при Гарвардском университете (США), устойчивость к антибиотикам эти бактерии получают от... вирусов, которые, вообще говоря, должны на них нападать и уничтожать.

Клетка кишечной палочки, усыпанная бактериофагами. (Фото Dennis Kunkel Microscopy.)Устойчивость бактерий к антибиотикам — известная проблема современной медицины: какие бы лекарства мы ни придумывали, бактерии к ним вскоре приспосабливаются, и эта взаимная «гонка вооружений» лишь ускоряется. Из-за устойчивости к антибиотикам даже, казалось бы, неопасные и хорошо знакомые инфекционные заболевания доставляют массу хлопот. Устойчивость, как легко понять, возникает оттого, что бактерии приобретают особые гены, позволяющие обезвреживать лекарства. Эти бактерии могут передавать гены не только своим потомкам, но и друг другу внутри одного и того же поколения — своим, так сказать, ровесникам.

Обычно исследователи, занимающиеся бактериальной устойчивостью к антибиотикам, изучают бактерии сами по себе. Но Джеймс Коллинс и коллеги обратили внимание на следующее такое известное обстоятельство: бактерии (по крайней мере в нашем желудке) живут бок о бок с бактериофагами — вирусами, паразитирующими на бактериях. Ну а вирусы способны «воровать» гены хозяев и переносить их из одной клетки в другую. Соответственно, у учёных появилась гипотеза о том, что бактериофаги могут вносить свой вклад в устойчивость бактерий к антибиотикам.

Авторы работы давали мышам два популярных антибиотика: ампициллин и ципрофлоксацин. Спустя восемь недель они проверяли, какие ДНК несут вирусы в кишечнике животных. Оказалось, что вирусы из желудка тех мышей, которые получали антибиотики, имеют при себе гораздо больше генов устойчивости к лекарствам, чем вирусы от мышей, которые антибиотиков не получали. Причём, например, после ампициллина бактериофаги были вооружены генами не только устойчивости к этому антибиотику, но и к другим препаратам, родственные ампициллину. Похожая картина наблюдалась и в случае ципрофлоксацина.

Но, может быть, фаги просто так прихватывали и носили с собой гены лекарственной устойчивости, а бактериям от этого не было никакой пользы? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи смешивали вирусы, взятые от животных, которым давали антибиотик, с бактериями от обычных мышей. В итоге вирусы, имевшие при себе гены устойчивости к ампициллину, в три раза повышали сопротивляемость бактерий к этому антибиотику. Вирусы, взятые у животных, не получавших антибиотик, никакого эффекта на устойчивость бактерий не оказывали.

В статье, опубликованной в Nature, исследователи пишут о том, что вирусы, по-видимому, служат для бактерий резервом генов устойчивости. С помощью фагов бактерии могут устоять не только перед конкретным лекарством, но и перед родственными ему препаратами, поскольку, как сказано выше, вирусы собирают у себя гены устойчивости к разным антибиотикам одной группы. Вирусы, безусловно, наносят вред бактериальной популяции, однако при этом они как бы «расплачиваются» тем, что снабжают бактерии противолекарственными генами.

И легко представить, как у больного, который вроде бы шёл на поправку, болезнь вдруг стала развиваться с новой силой: пусть даже сначала у него были бактерии без устойчивости к антибиотикам, позже в его организм могли проникнуть вирусы с соответствующими генами и облагодетельствовать ими местную бактериальную инфекцию. Получается, что при лечении борьбу с лекарственноустойчивыми штаммами нужно вести сразу на два фронта: против собственно бактерий и против вирусов, работающих в качестве хранителей полезных для бактерий генов.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Переход от одноклеточной формы организации к многоклеточной в эволюции жизни совершался неоднократно — считается, что около двадцати пяти раз. В связи с этим многие исследователи полагают, что причин у такого процесса могло быть множество. К примеру, клетки могут объединяться для защиты от хищника (считается, что это главная причина многоклеточности у зелёных водорослей). Или же клетки собираются, потому что им так проще расселяться и размножаться (случай слизевиков).

Многоклеточные колонии слизевиков образуются при агрегации неродственных клеток. (Фото Carolina Biological.)Но достаточно ли одной причины, чтобы клетки объединились? Исследователи из Оксфорда (Великобритания) полагают, что другим важным фактором тут служит генетическое родство клеток. Действительно, группа может образоваться не только из родственников; для защиты от хищников могут объединиться индивидуумы, которые генетически друг другу никто (разве что все они относятся к одному виду). Однако именно родственные отношения позволили появиться на свет некоторым хорошо известным особенностям многоклеточных организмов.

«Школьный» пример примитивного многоклеточного — водоросль вольвокс, чьи колонии образуются путём последовательного деления одной исходной клетки. (Фото Kage-Mikrofotografie.)Роберта Фишер, один из авторов интересующей нас статьи в журнале Current Biology, сравнивает формирование многоклеточных связей с образованием социальной группы у насекомых. Клетки, по её словам, вступают между собой в такие же отношения, как и муравьи в муравейнике или пчёлы в улье. У многоклеточных организмов, как всем известно, разные группы клеток выполняют разные функции — подобно кастам у социальных насекомых.

Но у муравьёв и пчёл все члены колонии приходятся друг другу родственниками. Вот и у клеток, по мнению исследователей, появление дифференцированных групп возникло благодаря генетическому родству между многоклеточными колонистами. В этом случае клетке относительно легко отказаться от самостоятельного размножения и передать эту функцию другим. А именно так и обстоят дела, к примеру, в человеческом организме: у нас есть доля половых клеток, от которых зависит передача генетической информации следующему поколению, а все остальные клетки, грубо говоря, находятся у них на посылках.

Отсюда авторы делают такой вывод: по крайней мере одним из преимущественных вариантов появления многоклеточных организмов было объединение потомков одной родительской клетки, то есть клонов. В союзе клонов проще появиться разным клеточным «кастам», в том числе таким, которые утратили способность размножаться самостоятельно. То есть одной из мощнейших сил, двигавших одноклеточных по направлению к многоклеточности, был родственный альтруизм.

Однако сами учёные подчёркивают, что это не единственный способ. Они проанализировали 168 видов, находящихся как бы на пороге между двумя состояниями, и среди них попадались такие, что образовывали многоклеточные колонии агрегацией неродственных друг другу клеток (вроде тех же слизевиков). Кроме того, многоклеточность — вовсе не неизбежный вариант развития: случается, что преимущества одноклеточной жизни перевешивают прелести жизни многоклеточной, поэтому то разным организмам приходится соотноситься только с собственными индивидуальными условиями и оценивать лишь личную выгоду от того или иного варианта.

 Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Царство: Бактерии (лат. Bacteria)

1. Введение

В надцарство прокариот, или доядерных, объединяют самых древних   обитателей нашей планеты - бактерии (Рис. 1.1), которых в обиходе часто называют микробами.   Это очень древние организмы, появившиеся, по-видимому, около 3 млрд. лет назад.   Эти организмы имеют клеточное строение, но их наследственный материал неотделен   от плазматической оболочки, другими словами они лишены оформленного ядра (рис.1.2). По   размерам большинство из них значительно крупнее вирусов. В настоящее время описано около десяти тысяч видов бактерий и предполагается, что их существует свыше миллиона, однако само   применение понятия вида к бактериям сопряжено с рядом трудностей.

Рис. 1.1. Pseudomonas aeruginosaДо конца 1970-х годов термин «бактерия» был синонимом прокариотов, но в 1977 году на основании данных молекулярной биологии прокариоты были разделены на царства архебактерий и эубактерий. Впоследствии, чтобы подчеркнуть различия между ними, они были переименованы в архей и бактерий соответственно. Хотя до сих пор под бактериями часто понимают всех прокариотов, в данной статье описаны лишь эубактерии. Однако, эти две группы схожи, и многие положения статьи справедливы также для архей — в подобных случаях используется термин «прокариоты» или сочетание «бактерии и археи».

Изучение строения и жизнедеятельности микроорганизмов занимается   наука - микробиология.

Бактерии прекрасно себя чувствуют в воде, охлаждающей ядерные   реакторы; остаются жизнеспособными, получив дозу радиации в 10 тыс. раз   превышающую смертельную для человека. Они выдерживали двухнедельное пребывание в   глубоком вакууме; не погибали и в открытом космосе, помещенные туда на 18 часов,   под смертоносным воздействием солнечной радиации.

Способы питания бактерий столь же разнообразны, как и условия их   жизни. Пожалуй, нет такого органического вещества, которое не подошло бы в пищу   тем или иным бактериям. Некоторые бактерии, как и зеленые растения, сами   производят органические вещества с помощью солнечных лучей. Только кислород в   отличие от растений они при этом процессе (фотосинтезе) не выделяют.

Рис. 1.2. Строение бактерий.Среди бактерий есть паразиты, которые, поселяясь в чужих   организмах, могут стать причиной болезни. Есть и бактерии-хищники, которые из   множества своих тел «плетут» приспособления, чем-то напоминающие паутину, и   ловят туда свою добычу (например, простейших).

Некоторые бактерии питаются такими «малосъедобными» веществами,   как аммиак, соединения железа, серы, сурьмы.

Размножаются бактерии простым делением надвое. Каждые 20 минут в   благоприятных условиях количество некоторых бактерий может удваиваться. Если,   например, в организм человека попала всего одна такая бактерия, то черех 12   часов их может стать уже несколько миллиардов.

Долгое время люди жили, так сказать, «бок о бок» с бактериями, не   подозревая об их существовании. Первым человеком, наблюдавшим бактерии в   микроскоп, был в 1676году Антонии Ван Левенгук.

Размер некоторых бактерий достигает в длину до   1/20мм (пурпурная серобактерия  ). Пару таких бактерий вполне можно увидеть невооруженным глазом, но большинство бактерий в десятки раз меньше. Иногда бактерии образуют большие скопления видимые даже не вооруженным глазом. На   месте одной-единственной бактерии, попавшей на поверхность питательной среды,   уже через несколько часов образуется видимая невооруженным глазом   колония-бугорок. Взглянув на цвет и форму колонии, опытный специалист сразу   определит, с бактериями какого вида он имеет дело.

Бывают желтые, красные, сини бактерии. Выдающийся английский   биолог Александр Флеминг любил в свободное время делать цветные рисунки, причем   в качестве красок он использовал … бактерии. Он наносил на контуры рисунка   питательный бульон с соответствующими бактериями, помещал рисунок в тепло и   получал цветное изображение.

В экологических и микробиоценотических исследованиях под бактериями часто понимают лишь   нефотосинтезирующие немицелиальные прокариоты, противопоставляя их по функциям актиномицетам и цианобактериям.

2. Строение бактерий

Рис. 2.1. Строение бактерий на примере кишечной Подавляющее большинство бактерий (за исключением актиномицетов и нитчатых цианобактерий) одноклеточны.   По форме клеток они могут быть округлыми (кокки), палочковидными (бациллы, клостридии, псевдомонады),   извитыми (вибрионы, спириллы, спирохеты),   реже — звёздчатыми, тетраэдрическими,   кубическими, C- или O-образными (рис. 2.2). Формой определяются такие способности бактерий,   как прикрепление к поверхности, подвижность, поглощение питательных веществ.   Отмечено, например, что олиготрофы,   то есть бактерии, живущие при низком содержании питательных веществ в среде,   стремятся увеличить отношение поверхности к объёму, например, с помощью   образования выростов (т. н. простек).

 Из обязательных клеточных структур выделяют три:

• нуклеоид
• рибосомы
• цитоплазматическая   мембрана (ЦПМ)

Рис. 2.2. Различные формы бактерий С внешней стороны от ЦПМ находятся несколько слоёв (клеточная   стенка, капсула, слизистый   чехол), называемых клеточной оболочкой, а также поверхностные   структуры (жгутики, ворсинки т.н. пили). ЦПМ   и цитоплазму объединяют вместе в понятие протопласт (рис.2.1).

    Строение протопласта

    ЦПМ ограничивает содержимое клетки (цитоплазму) от внешней среды. Гомогенная   фракция цитоплазмы, содержащая набор растворимых РНК, белков, продуктов и   субстратов метаболических реакций названа цитозолем.   Другая часть цитоплазмы представлена различными структурными элементами.

Одним из основных отличий клетки бактерий от клетки эукариот является отсутствие ядерной мембраны и,   строго говоря, отсутствие вообще внутрицитоплазматических мембран, не являющихся   производными ЦПМ. Однако у разных групп прокариот (особенно часто у   грамположительных бактерий) имеются локальные впячивания ЦПМ — мезосомы,   выполняющие в клетке разнообразные функции и разделяющие её на функционально   различные части. У многих фотосинтезирующих бактерий существует развитая сеть   производных от ЦПМ фотосинтетических мембран. У пурпурных   бактерий они сохранили связь с ЦПМ, легко обнаруживаемую на срезах под   электронным микроскопом, у цианобактерий эта связь либо трудно обнаруживается, либо утрачена в процессе эволюции. В   зависимости от условий и возраста культуры фотосинтетические мембраны образуют   различные структуры — везикулы, хроматофоры, тилакоиды.

Вся необходимая для жизнедеятельности бактерий генетическая информация   содержится в одной ДНК (бактериальная хромосома),   чаще всего имеющей форму ковалентно замкнутого кольца (линейные хромосомы   обнаружены у Streptomyces и Borrelia).   Она в одной точке прикреплена к ЦПМ и помещается в структуре, обособленной, но   не отделённой мембраной от цитоплазмы, и называемой нуклеоид.   ДНК в развёрнутом состоянии имеет длину более 1 мм. Бактериальная хромосома   представлена обычно в единственном экземпляре, то есть практически все   прокариоты гаплоидны, хотя в   определённых условиях одна клетка может содержать несколько копий своей   хромосомы, а Burkholderia   cepacia имеет три разных кольцевых хромосомы (длиной 3,6; 3,2 и 1,1 млн   пар нуклеотидов). Рибосомы прокариот также отличны от таковых у эукариот и имеют   константу седиментации 70 S (80 S у эукариот).

Рис.2.3. Строение клеточной стенки: А - грамположительные бектерии, Б - грамотрицательные бактерии.Помимо этих структур в цитоплазме также могут находиться включения запасных   веществ.

    Клеточная оболочка и поверхностные структуры

Клеточная   стенка — важный структурный элемент бактериальной клетки, однако не   обязательный. Искусственным путём были получены формы с частично или полностью   отсутствующей клеточной стенкой (L-формы), которые могли   существовать в благоприятных условиях, однако иногда утрачивали способность к   делению. Известна также группа природных не содержащих клеточной стенки   бактерий — микоплазмов.

У бактерий существует два основных типа строения клеточной стенки, свойственных грамположительным и грамотрицательным видам (рис. 2.3). Такое название они получили после того, как в конце XIX века датский врач Ханс Кристиан Грам обнаружил, что если бактерии обработать сначала красителем кристаллическим фиолетовым, а затем йодом, то бесцветные в обычных условиях клетки окрашиваются. Но у одних бактерий образуется прочная фиолетовая окраска (их назвали грамположительными), а у других (грамотрицательных) краситель смывается этиловым спиртом.

Рис. 2.4. Эволюция бактериального жгутикаКлеточная стенка грамположительных бактерий представляет собой гомогенный   слой толщиной 20—80 нм, построенный в основном из пептидогликана с меньшим количеством тейхоевых   кислот и небольшим количеством полисахаридов, белков и липидов (так   называемый липополисахарид).   В клеточной стенке имеются поры диаметром 1—6 нм, которые делают её проницаемой для ряда молекул.

У грамотрицательных бактерий пептидогликановый слой неплотно прилегает к ЦПМ   и имеет толщину лишь 2—3 нм. Он окружён наружной мембраной, имеющей, как   правило, неровную, искривлённую форму. Между ЦПМ, слоем пептидогликана и внешней   мембраной имеется пространство, называемое периплазматическим,   и заполненное раствором, включающим в себя транспортные белки и ферменты.

С внешней стороны от клеточной стенки может находиться капсула — аморфный слой (рис.2.1), сохраняющий связь со стенкой. Слизистые слои не имеют связи с клеткой и легко отделяются, чехлы же не аморфны, а имеют тонкую структуру. Однако между этими тремя идеализированными случаями есть множество переходных форм.

Бактериальных жгутиков (рис.2.4, 2.5) может быть от 0   до 1000. Возможны как варианты расположения одного жгутика у одного полюса   (монополярный монотрих), пучка жгутиков у одного (монополярный перитрих или   лофотрихиальное жгутикование) или двух полюсов (биполярный перитрих или   амфитрихиальное жгутикование), так и многочисленные жгутики по всей поверхности   клетки (перитрих). Толщина жгутика составляет 10—20 нм, длина — 3—15 мкм. Его   вращение осуществляется против часовой стрелки с частотой 40—60 об/с.

Строение бактериального жгутика на примере бактерии Esherichia Coli Помимо жгутиков, среди поверхностных структур бактерий необходимо назвать ворсинки. Они   тоньше жгутиков (диаметр 5—10 нм, длина до 2 мкм) и необходимы для прикрепления   бактерии к субстрату, принимают участие в транспорте метаболитов, а особые   ворсинки — F-пили —нитевидные образования, более   тонкие и короткие (3—10 нм х 0, 3—10 мкм), чем жгутики — необходимы   клетке-донору для передачи реципиенту ДНК при конъюгации.

Размеры бактерий

Размеры бактерий в среднем составляют 0,5—5 мкм. Escherichia coli,   например, имеет размеры 0,3—1 на 1—6 мкм, Staphylococcus   aureus — диаметр 0,5—1 мкм, Bacillus   subtilis 0,75 на 2—3 мкм. Крупнейшей из известных бактерий является Thiomargarita namibiensis, достигающая размера в 750 мкм (0,75 мм). Второй является Epulopiscium   fishelsoni имеющая диаметр 80 мкм и длину до 700 мкм и обитающая в   пищеварительном тракте хирурговой рыбы Acanthurus nigrofuscus. Achromatium   oxaliferum достигает размеров 33 на 100 мкм, Beggiatoa   alba — 10 на 50 мкм. Спирохеты могут вырастать в длину до 250 мкм при толщине 0,7 мкм. В то же время к   бактериям относятся самые мелкие из имеющих клеточное строение организмов. Mycoplasma   mycoides имеет размеры 0,1—0,25 мкм, что соответствует размеру крупных вирусов, например, табачной   мозаики, коровьей   оспы или гриппа. По теоретическим   подсчётам сферическая клетка диаметром менее 0,15—0,20 мкм становится   неспособной к самостоятельному воспроизведению, поскольку в ней физически не   помещаются все необходимые биополимеры и структуры в достаточном количестве.

Однако были описаны нанобактерии,   имеющие размеры меньше «допустимых» и сильно отличаюшиеся от обычных бактерий.   Они, в отличие от вирусов, способны к самостоятельному росту и размножению   (чрезвычайно медленным). Они пока мало изучены, живая их природа ставится под   сомнение.

При линейном увеличении радиуса клетки её поверхность возрастает   пропорционально квадрату радиуса, а объём — пропорционально кубу, поэтому у   мелких организмов отношение поверхности к объёму выше, чем у более крупных, что   означает для первых более активный обмен веществ с окружающей средой.   Метаболическая активность, измеренная по разным показателям, на единицу биомассы   у мелких форм выше, чем у крупных. Поэтому небольшие даже для микроорганизмов   размеры дают бактериям и археям преимущества в скорости роста и размножения по   сравнению с более сложноорганизованными эукариотами и определяют их важную   экологическую роль.

     Многоклеточность у бактерий

 Одноклеточные формы способны осуществлять все функции, присущие организму, независимо от   соседних клеток. Многие одноклеточные прокариоты склонны к образованию клеточных   агрегатов, часто скреплённых выделяемой ими слизью. Чаще всего это лишь   случайное объединение отдельных организмов, но в ряде случаев временное   объединение связано с осуществлением определённой функции, например,   формирование плодовых тел миксобактериями делает возможным развитие цист, при том что единичные   клетки не способны их образовывать. Подобные явления наряду с образованием   одноклеточными эубактериями морфологически и функционально дифференцированных   клеток — необходимые предпосылки для возникновения у них истинной многоклеточности.

Рис. 2.6. Многоклеточность у бактерий на примере Anabaena crassa Многоклеточный организм должен отвечать следующим условиям:

1. его клетки должны быть агрегированы
2. между клетками должно осуществляться разделение функций
3. между агрегированными клетками должны устанавливаться устойчивые   специфические контакты

Многоклеточность у прокариот (рис.2.6) известна, наиболее высокоорганизованные   многоклеточные организмы принадлежат к группам цианобактерий и актиномицетов.   У нитчатых цианобактерий описаны структуры в клеточной стенке, обеспечивающие   контакт двух соседних клеток — микроплазмодесмы. Показана возможность   обмена между клетками веществом (красителем) и энергией (электрической   составляющей трансмембранного потенциала). Некоторые из нитчатых цианобактерий   содержат помимо обычных вегетативных клеток функционально дифференцированные: акинеты и гетероцисты.   Последние осуществляют фиксацию   азота и интенсивно обмениваются метаболитами с вегетативными клетками.

1, 2, 3

Анализ образцов горных пород из различных уголков Земли — от Австралии и Зимбабве до Западной Виргинии (США) — позволил предположить, что поздняя тяжёлая бомбардировка, имевшая место 4,1–3,8 млрд лет назад, сыграла ключевую роль в обеспечении будущей земной жизни необходимыми исходными материалами. Тогда на Землю обрушились десятки тысяч массивных тел, оставивших после себя множество кратеров.

Ранняя Земля была небезопасным местом: метеоритные удары сыпались на планету многократно чаще, чем сегодня. Но не исключено, что именно этот ужас и породил нас с вами. (Здесь и ниже иллюстрации NASA, M.Pasek et al.) По мнению исследовательской группы, возглавляемой геологом Мэттью Пасеком (Matthew Pasek) из Университета Южной Флориды (США), среди этих тел было множество метеоритов, которые принесли на Землю фосфор, столь необходимый для живых существ земного типа. Для справки: фосфор часто встречается в метеоритном минерале шрейберзите.

Породы старше 3,5 млрд показывают следы фосфитов, в то время как более поздние — в основном фосфатов. Сегодня основная часть фосфора на Земле содержится в фосфатах, относительно малорастворимых и не слишком активных в химическом отношении соединениях. Современная теория прохождения жизни на Земле предполагает, что она базировалась не на ДНК-, а на РНК-организмах. Однако долгое время было неясно, как именно эти относительно простые РНК-организмы могли заполучить в свой состав фосфор без сложных механизмов по его добыче из фосфатов.

По предположению группы г-на Пасека, метеоритные фосфиды при взаимодействии с водой, которой уже тогда, считают исследователи, была покрыта бóльшая часть Земли, образовывали фосфиты — ту форму соединений фосфора, которую нарождающимся РНК-организмам было легко усвоить. Как считает Мэттью Пасек, именно поэтому сегодня мы не наблюдаем возникновения «новых форм жизни» — для этого нет условий в виде доступного фосфора.

Правда, такой подход отдаёт, как сказали бы в советское время, некоторым механицизмом: многие биологи придерживаются иных, более сложных представлений о причинах невозможности формирования «новых форм жизни» в наше время.

Свои выводы о недоступности фосфора в легко усваиваемом виде для эпох после поздней тяжёлой бомбардировки учёные основывают на том, что только в образцах старше 3,5 млрд лет им удалось встретить фосфиты в значительных количествах, в то время как в более поздних необходимый для возникновения жизни элемент был представлен в основном фосфатами.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (доступен полный текст).

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА