Мир дикой природы на wwlife.ru
Вы находитесь здесь:Новости>>Новости Микробиологии


Новости Микробиологии (109)

Вирусы не могут размножаться сами, а потому используют молекулярные машины клетки-хозяина, чтобы сделать копии своего генома и белков оболочки. Для этого вирус перетягивает клеточную машинерию на свою нуклеиновую кислоту, будь то РНК или ДНК.

Бактериофаги, атакующие кишечную палочку (фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc.). Бактериофаги, атакующие кишечную палочку (фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc.). В таких случаях наше внимание обычно приковано к тому, как вирус ведёт себя внутри клетки. Но ведь перед этим он должен как-то попасть в неё, вбросить свой геном внутрь. А этот процесс сам по себе довольно непростой и отнимающий много времени.

Кристиан Микелетти (Cristian Micheletti) из института СИССА в Триесте (Италия) и его коллеги взялись выяснить, не влияет ли как-то на переход генома вируса в клетку структура самой нуклеиновой кислоты. Как оказалось, влияет, и довольно сильно. С помощью компьютерной модели, которую исследователи описывают в журнале PNAS, им удалось установить, что скорость перехода ДНК из вирусного капсида в клетку прямо зависит от упорядоченности этой ДНК.

ДНК сама по себе склонна формировать довольно организованный, упорядоченный клубок, без узлов и переплетений. Это отличает её от множества других полимеров, которые, складываясь, формируют весьма хаотичные структуры. ДНК в этом смысле можно сравнить с якорным канатом, который сам укладывается правильной бухтой — и при разворачивании, когда якорь бросают на дно, не образует никаких узлов. 

Согласно модели, построенной исследователями, простая полимерная нить переходила бы из вируса в клетку в 10 раз медленнее по сравнению с двунитевой ДНК. Однако укладка ДНК в вирусе может быть разной, и тут всё зависит от её сложности и, разумеется, от длины самой молекулы. И может возникнуть одна трудность — когда ДНК складывается в торический, или крендельный, узел. В этом случае она вообще не может попасть в клетку, и диверсия вируса заканчивается неудачей. Такого никогда не бывает, если взять однонитевой полимер. Правда, вероятность такой неудачи невысока, так что в целом ДНК вполне оправдывает «ожидания» вирусов и легко и быстро заражает клетку. 

Эти результаты, по словам учёных, совпали со многими экспериментальными данными, в том числе с теми, когда наблюдалось торможение ДНК при переходе из вируса в клетку. Стоит заметить, что процесс этот моделировали для бактериофагов, у которых вообще довольно сложная система для заражения бактерий своей ДНК. Для вирусов же, специализирующихся на эукариотических клетках, и для тех, что используют вместо двунитевой ДНК однонитевую или вообще РНК, этот процесс может иметь свои, довольно далёкие от фагов особенности.

 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Одно из самых знаменательных событий в истории жизни на Земле — переход от одноклеточных организмов к многоклеточным. По мнению биологов, происходило это не один и не два, а целых двадцать раз, но в последние 200 млн лет такого, увы, не случалось. А учёным очень хотелось бы понять, как это было: всё-таки все наши специализированные органы и ткани есть прямое следствие того, что когда-то жизнь пошла по многоклеточному пути.

Зелёная одноклеточная водоросль Chlamydomonas reinhardtii (фото Scientifica). Зелёная одноклеточная водоросль Chlamydomonas reinhardtii (фото Scientifica). Но исследователи не сдаются, пытаясь воссоздать этот переход с современными организмами, которые хотя бы отчасти можно уподобить древнейшим одноклеточным. Несколько лет назад это удалось провернуть с дрожжами: оказалось, что эти грибы могут сформировать многоклеточные конгломераты всего за два месяца. Ну а сейчас то же самое сделано с зелёными водорослями.

Опыты с водорослями ставили Уильям Рэтклифф (William C. Ratcliff) (тот самый, что превращал одноклеточные дрожжи в многоклеточные) и его коллеги из Технологического института Джорджии и Миннесотского университета (оба — США). Десять культур одноклеточных водорослей Chlamydomonas reinhardtii растили в течение пятидесяти поколений. Время от времени водоросли мягко осаждали в центрифуге и отбирали кластеры клеток, которые быстрее всех падали на дно; эти кластеры давали начало следующему поколению.

 Как пишут исследователи в Nature Communications, в одной из десяти колоний к пятидесятому поколению появились уже вполне определённые многоклеточные скопления — причём, что самое удивительное, у клеток в них был синхронизирован жизненный цикл. Клетки водорослей оставались вместе на протяжении нескольких часов, после чего разбегались, чтобы начать делиться и сформировать новую многоклеточную колонию. 

Точно такой же опыт ставился с дрожжами, а повторить его с водорослями учёных заставила критика: им говорили, что современные дрожжи, хотя и являются одноклеточными, в прошлом были многоклеточными, а потому объединиться в нечто многоклеточное для них не составляет труда. Chlamydomonas же всегда были одноклеточными — однако тот же самый трюк удался и с ними.

Впрочем, в многоклеточности водорослей было одно важное отличие от дрожжевого случая: если дрожжи после деления оставались связанными (клетка с клеткой), то водоросли полностью отделялись друг от друга, но находились в одной общей слизистой оболочке. То есть многоклеточность не только могла возникать независимо у самых разных групп организмов, механизм её появления мог варьироваться от случая к случаю.

И это, возможно, говорит о том, что переход к многоклеточному состоянию для древнейших жизненных форм был не таким уж трудным и долгим, как об этом принято думать.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


В человеческом кишечнике обитает множество бактерий, так что, казалось бы, можно не удивляться, когда учёные обнаруживают в тамошней микрофлоре очередной новый вид. Однако Melainabacteria, описанная исследователями из Корнеллского университета и Калифорнийского университета в Беркли (оба — США), оказалась весьма необычной, поскольку близка к... сине-зелёным водорослям. 

Некоторые метаболические пути Melainabacteria, описанные на основе её генома. (Рисунок авторов работы.) Некоторые метаболические пути Melainabacteria, описанные на основе её генома. (Рисунок авторов работы.) И саму бактерию, и её возможную роль Рут Лей и её коллеги описывали по геному. Надеясь обнаружить новые бактерии, учёные искали в образцах остатки рибосомной РНК, которая на редкость консервативна и может служить «паспортом» для различных систематических групп. Большинство бактерий, обитающих в нашем кишечнике, распределяются по пяти типам; однако, когда авторы работы выяснили родственные связи Melainabacteria, оказалось, что это ответвление цианобактерий — древнейших организмов, которые едва ли не первые на Земле научились реакции фотосинтеза и насытили атмосферу кислородом. Правда, Melainabacteria, несмотря на свою близость к цианобактериям, фотосинтезировать не умеет. 

Сами по себе Melainabacteria биологам известны давно, у этой группы есть представители, живущие в грунтовых водах. Подробное сравнение геномов желудочно-кишечной Melainabacteria и тех, что обитают в грунтовых водах, показало, что кишечный вид действительно родствен «диким» Melainabacteria. 

Однако Melainabacteria пока не получается культивировать в лабораторных условиях, поэтому о её роли в пищеварительном процессе можно судить только по особенностям её генома. Авторы работы полагают, что эти бактерии помогают переваривать растительную клетчатку и, следовательно, должны быть особенно многочисленны у травоядных животных и людей, придерживающихся вегетарианской диеты.

Но при ферментации растительных волокон образуется много водорода, который подавляет деятельность самих Melainabacteria. Поэтому эти микробы живут, скорее всего, в содружестве с какими-нибудь товарищами, утилизирующими водород. И поэтому же, как полагают исследователи, Melainabacteria пока невозможно выращивать в лабораторной культуре.

Кроме того, учёные не исключают, что эти бактерии поставляют хозяину витамины В и К, и если это подтвердится, то у Melainabacteria, надо думать, начнётся насыщенная медицинская «карьера». 

Результаты исследования опубликованы в eLife

 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Вообразите озеро настолько солёное, что вода в нём не замерзает даже при -20 °C. А теперь представьте себе, что там живут и прекрасно себя чувствуют живые существа. 

Дип-лейк (фото Rick Cavicchioli). Дип-лейк (фото Rick Cavicchioli). Примерно в пяти километрах от антарктической станции «Дейвис» действительно есть такое озеро, прозванное Глубоким (Deep Lake). Оно образовалось около 3 500 лет назад, когда суша поднялась и часть океана оказалась изолирована. Вода в озере глубиной 36 м настолько солёная, что там нет почти никакой жизни. 

А та, что есть, — весьма примечательна. Группа американских и австралийских учёных взяла образцы с глубины 5, 12, 24 и 26 м. Проведён анализ полных генетических последовательностей (геномов) тамошних микроорганизмов, сделаны выводы о том, что позволяет им выживать в подобных условиях.

Галофильные (в переводе с греческого «солелюбивые») экстремофилы озера Глубокое относятся к группе галоархеев. Благодаря намного более высокой скорости генетического обмена по сравнению с тем, что обычно встречается в природном мире, многие туземные виды извлекают выгоду друг из друга. 

И снова озеро Глубокое (фото Mark Milnes). И снова озеро Глубокое (фото Mark Milnes). Удивительно и то, что в дополнение к подобному «промискуитету» доминантные представители микробного сообщества сохраняют свою видовую принадлежность и сосуществуют с другими и осваивают разные ниши, не ущемляя чужих интересов. 

Одни организмы питаются белками, растворёнными в воде, другие потребляют сахара (например, глицерин — побочный продукт водорослей, живущих в верхних слоях озера). Наиболее распространённый экстремофил (tADL) был как раз из второй группы: на его долю приходится 44% клеток. 

По оценкам, галоархеи из этого озера размножаются очень медленно: всего шесть поколений в год.

Ферменты, которые можно получить из хладоустойчивых микроорганизмов, обладают огромной промышленной ценностью. Их высокая активность при низких температурах позволяет сократить затраты на энергию в процессах, которые иначе нуждаются в нагреве (например, очистка) или могут быть осуществлены только при низкой температуре (скажем, производство продуктов питания или удаление из холодных мест загрязняющих веществ, прежде всего нефтепродуктов). 

Нет сомнений, вновь обнаруженными формами жизни заинтересуются и астробиологи: может быть, подобные существа обитают в солёных канальцах внутри льда, к примеру, Европы, спутника Юпитера. Ферменты, полученные из земных галоархеев, пригодятся для создания биодатчиков, с помощью которых будут искать биологические реакции на других планетах.

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

 


Истчонки: КОМПЬЮЛЕНТА


Атмосферу не напрасно величают воздушным океаном: океан и есть. И точно так же, как океан, атмосфера битком набита миллионами форм микроскопической жизни. Аэропланктон, как его иногда называют, переносит заболевания и засеивает облака (тем самым оказывая влияние на погоду и климат). Подобно своим морским собратьям, которых несут волны и течения, аэропланктон пролетает тысячи километров с сезонными ветрами, бурями и даже смогом.

Вулкан Павлова на Аляске (фото Brandon Wilson / AVO).Вулкан Павлова на Аляске (фото Brandon Wilson / AVO).Поскольку добраться до того или иного места он может самыми разными способами, недавнее обнаружение микрофоссилий в вулканических отложениях Йеллоустона (США) и Тараверы (Новая Зеландия) само по себе не означало, что микробы способны оседлать ещё и извержения. Однако новое исследование подтвердило: способны!

Исследователи изучили окаменелости диатомовых водорослей, которые сохранились в породах, выброшенных на поверхность новозеландским вулканом Таупо 25,4 тыс. лет назад. В отличие от других, это извержение произошло под озером (озером Хука) и, следовательно, должно было привести к смешиванию магмы и воды, изобиловавшей фитопланктоном. Получившаяся комбинация вулканического пепла, пемзы и фрагментов пород была унесена за сотни километров прочь от вулкана влажными атмосферными течениями.

В общей сложности авторы проанализировали 22 образца отложений из 11 локаций; некоторые из них располагались в 850 км от места извержения. В каждом из образцов выявлено по крайней мере 300 целых или частичных створок диатомовых водорослей, так что можно было судить о составе отдельных популяций диатомей. Конечно, для сравнения изучили отложения со дна озера. Наконец, чтобы исключить возможное попадание в число микрофоссилий обитателей других сред, проанализировали слои отложений непосредственно до и после извержения.

Результаты ясно говорят о том, что диатомеи в вулканических отложениях аналогичны тем, которые находились в образцах осадка из озера Хука. Иными словами, они имеют общее происхождение. Несмотря на то что образцы порой разделяли сотни километров, они были удивительно схожи друг с другом и отличны от местных. Более того, из трёх наиболее распространённых видов, обнаруженных в образцах обоих типов, два обычно встречаются в озёрах по всему миру, а третий можно найти только в глубоких водоёмах вулканического региона Северного острова Новой Зеландии.

Основываясь на своих выводах, авторы постулируют, что взаимодействие между магмой и озером Хука во время извержения выдернуло значительное количество пресноводных микробов не только из толщи воды, но также из примерно 300-метрового слоя донного осадка. По их мнению, вулканические отложения содержат почти 0,6 км³ останков диатомовых водорослей.

Хотя авторы не могут с уверенностью утверждать, пережили диатомеи внезапное путешествие или нет, есть данные, что некоторые виды успешно переносят перепады температур и периоды длительной сушки, то есть как раз те условия, в которых оказались микроорганизмы из отложений. Учёные также предполагают, что процессы конденсации, замораживания и агрегации частиц, которые происходят в насыщенных влагой вулканических выбросах, могли покрыть диатомовые водоросли (или более выносливые микробы вроде термофильных бактерий) защитной плёнкой из мелкого пепла, воды или льда.

Выжившие в этих испытаниях микроорганизмы могли породить новые популяции в прежде недоступных им местах. Со временем подобные миграции меняют среду и даже приводят к появлению новых видов. Возможно, такие «мокрые» извержения сыграли важную роль в распространении огромного разнообразия микробов в истории Земли.

Несколько более практическое значение исследования заключается в том, что микроорганизмы могут служить биологическими маркерами извержений. Микрофоссилии содержат ценную информацию о месте, времени и динамике отдельных извержений — точно так же, как аэропланктон позволяет учёным проследить источник и вычислить возраст воздушных масс.

Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.


Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА


Слизевик Dictyostelium discoideum с момента своего открытия стал одним из главных модельных объектов в биологии: сначала его использовали при исследовании процессов, имеющих отношение к биологии развития и эволюции многоклеточности, а позже оказалось, что с помощью Dictyostelium discoideum можно изучать ещё и социально-экологические взаимосвязи. Причиной такой научной популярности стал особый образ жизни, который ведёт слизевик. Dictyostelium discoideum питается почвенными бактериями и может долгое время существовать в виде одноклеточных амёб, но когда пищи становится мало, амёбы сливаются друг с другом в крупное многоклеточное образование, в котором происходит дифференциация клеток и образование плодового тела. На нём появляется стебельчатый вырост, на котором сидит сорус с набором спор, и из них позже получаются новые одноклеточные амёбы. 

D. discoideum на многоклеточной стадии (фото Carolina Biological). D. discoideum на многоклеточной стадии (фото Carolina Biological). Биологию Dictyostelium discoideum начали изучать в лаборатории, однако лабораторное культивирование было не совсем то (а точнее, совсем не то), к чему слизевик привык на воле, а потому между ним и учёными возникло, скажем так, некоторое недопонимание. В 1998 году исследователи из Университета Райса (США) обнаружили на некоторых диких клонах слизевика бактерии, сидевшие на спороносных органах. Оказалось, что, даже будучи очищенными от бактерий, Dictyostelium discoideum подбирали их снова, причём бактерии были именно теми, какие слизевик употреблял в пищу.

Получалось, что эти почвенные амёбы держали при себе запас пищи, поступая подобно фермерам, разводящим скот. Примерно треть диких клонов оказались такими «фермерами»; что же до лабораторных слизевиков, то они, во-первых, могли быть потомками тех, кто фермерством не увлекался, а во-вторых, условия культивации не обязательно соответствовали намерениям слизевиков иметь при себе запас бактерий. 

Статья про амёб-фермеров вышла в 2011 году в Nature, однако история на этом не закончилась. Исследователи заметили, что далеко не все бактерии при слизевиках съедобны (то есть не все годятся в пищу самим слизевикам). Тут же возникло множество вопросов: то ли это бактерии-«попутчики», присоединившиеся к выращиваемым бактериям-«коровам», то ли паразиты, наносящие вред слизевикам, то ли что-то ещё. Выяснилось, что Dictyostelium discoideum с такими несъедобными бактериями росли даже активнее, чем без них. Тогда и родилась идея о том, что эти бактерии нужны слизевикам не для прокорма в трудные времена, а для защиты. 

Дальнейшие эксперименты это подтвердили. Во-первых, эти бактерии помогали подавить слизевиков-конкурентов. Не все штаммы Dictyostelium discoideum держат при себе бактерии, но все ими питаются, и те, кто занимается «фермерством», могут просто красть чужих «коров». Несъедобные бактерии, которых держат при себе слизевики-«фермеры», подавляют развитие потенциальных грабителей: под действием каких-то бактериальных биомолекул у слизевиков-«нефермеров» появляется наполовину меньше спор. Во-вторых, по словам исследователей, защитные бактерии ещё как-то сами по себе стимулируют рост приютивших их слизевиков. 

В Nature Communications Дебра Брок, Дэвид Келлер и Джоан Страссман, работающие теперь в Вашингтонском университете в Сент-Луисе (США), обсуждают, почему фермерский симбиоз, с одной стороны, оказался таким устойчивым среди слизевиков, а с другой — не распространился на все штаммы D. discoideum.

Когда еды много, «фермеры» уступают «нефермерам», так как первые не съедают всё, что есть, а оставляют часть бактерий «на развод». «Нефермеры» же сметают всё подчистую, а потому могут расти и размножаться интенсивнее. Но избыток еды время от времени заканчивается, и тогда преимущество получают «фермеры», у которых еда есть всегда.

Однако они не имели бы такового, если бы при них не было ещё одних симбионтов — бактерий, в прямом смысле отравляющих жизнь конкурентам-«нефермерам». В противном случае конкуренты бы объедали «фермеров», сведя всё их преимущество на нет.

 


 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


 

Социальные сети бактерий давно престали быть для учёных новостью. Представления о микрофлоре как о куче обособленных бактериальных клеток за последнее десятилетие почти полностью исчезло, и теперь любую бактериальную «тусовку» рассматривают именно как сообщество — где все друг с другом общаются, помогают и т. д. Теперь исследователи заняты тем, что постепенно расшифровывают механизмы, с помощью которых бактерии поддерживают свои социальные сети. Обычно в таких случаях речь идёт о химических «средствах информации»; иногда же удаётся найти нечто уникальное в своей необычности (как это было с бактериальными электрическими проводами).

Фрагмент межбактериальной перемычки из мембранных пузырьков под электронным микроскопом (здесь и ниже фото авторов работы).Фрагмент межбактериальной перемычки из мембранных пузырьков под электронным микроскопом (здесь и ниже фото авторов работы).Исследователи из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США) обнаружили ещё один способ объединения бактерий в социальную сеть. Наблюдая за обычной почвенной бактерией Myxococcus xanthus, Манфред Ауэр и его сотрудники обратили внимание на мембранные нитевидные перемычки, соединяющие клетки бактерий. Эту межбактериальную сеть учёные описывают в журнале Environmental Microbiology; ирония же здесь в том, что то же самое видели многие исследователи и до группы г-на Ауэра, но все считали это артефактом, осколками клеток, разрушенных при отборе и анализе образцов.

То, что сеть действительно существует, удалось доказать с помощью особой трёхмерной сканирующей электронной микроскопии.

Бактерии часто обмениваются между собой химическими сигналами, причём эти сигналы они просто выделяют в окружающую среду. Однако это всё равно что обсуждать секретные военные планы в «Твиттере»: другие бактерии легко могут «подслушать» эти сообщения и использовать полученную информацию, чтобы, например, лишить конкурентов доступа к пище. Поэтому, для пущей секретности, бактерии упаковывают свои химические сообщения в мембранные пузырьки. Эти пузырьки объединяются в цепочки, которые потом находят соседнюю клетку.

Эти цепочки (которые напоминают скорее ожерелья, нежели ровные гладкие провода) соединяют только клетки M. xanthus. То есть бактериям не надо бояться, что их «подслушают» враги: наоборот, сами M. xanthus могут договариваться между собой, как им лучше вытеснить конкурентов с территории.

Впрочем, пока что от открытия больше вопросов, чем ответов. Учёным только предстоит понять, почему клетки другого вида не могут подсоединяться к таким проводам, и как, собственно говоря, по ним происходит передача сигналов. Однако в том, что эти перемычки служат именно для общения, для передачи сигнальных молекул, авторы нисколько не сомневаются.

 Модель образования межбактериальных проводов из набора мембранных пузырьков.Модель образования межбактериальных проводов из набора мембранных пузырьков.


 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


 

Пурпурные бактерии — группа протеобактерий, умеющих фотосинтезировать на бактериохлорофилле без вовлечения в процесс воды и, следовательно, выделения кислорода. По всей видимости, появилась эта группа в жуткой древности, настолько седой, что прекрасно живёт в бескислородной среде.

Пурпурные бактерии создают «гель» вокруг индивидуальных клеток, связывая друг друга в колонии. Такие колонии в ряде случаев оказываются чрезвычайно устойчивыми к резкому увеличению потока фотонов. (Здесь и ниже иллюстрации UM.) Пурпурные бактерии создают «гель» вокруг индивидуальных клеток, связывая друг друга в колонии. Такие колонии в ряде случаев оказываются чрезвычайно устойчивыми к резкому увеличению потока фотонов. (Здесь и ниже иллюстрации UM.) Физик Нил Джонсон (Neil Johnson) из Университета Майами (США) взялся выяснить, могут ли эти организмы, чьи предки жили некогда под лучами молодого Солнца с его изменчивой светимостью, здравствовать под лучами других звёзд, так называемых вспыхивающих

Вопрос далеко не праздный: красные карлики, составляющие подавляющее большинство звёзд во Вселенной, в молодости часто резко меняют свою светимость. А поскольку их жизненный цикл может быть в сто раз длиннее, чем у Солнца, «молодость» растягивается, и даже звезда постарше Земли способна безобразничать подобно тому, как это делало наше светило, будучи 100 млн лет отроду. Так, Глизе 412 B не так давно умудрилась увеличить поток исходящего от неё излучения в 15 раз за 160 секунд. Что будет с жизнью, если она всё же образуется в таких условиях? А ну как фотосинтезирующие организмы на вечно освещённых из-за приливного захвата обитаемых мирах вокруг красных карликов внезапно врежут дуба?

«Люди долго игнорировали тот факт, что фотосинтез — и жизнь вроде земной — это не просто следствие правильной атмосферы и нужной интенсивности освещения, — поясняет свой интерес к теме г-н Джонсон. — Как мы показываем, критическим недостающим ингредиентом является то, как именно свет от звезды прибывает к живому организму». Чтобы построить модель, учитывающую максимально широкий спектр условий по освещению, учёные использовали последние эмпирические данные по фотосинтезу пурпурных бактерий, полученные при помощи атомно-силовой микроскопии.

В умеренном сценарии роста изменчивости входящего излучения белые регионы соответствуют ситуациям, когда пурпурные бактерии выживут, а заполненные точками — случаям, когда их выживание не столь вероятно.В умеренном сценарии роста изменчивости входящего излучения белые регионы соответствуют ситуациям, когда пурпурные бактерии выживут, а заполненные точками — случаям, когда их выживание не столь вероятно.В умеренном сценарии роста изменчивости входящего излучения белые регионы соответствуют ситуациям, когда пурпурные бактерии выживут, а заполненные точками — случаям, когда их выживание не столь вероятно.При этом выяснились довольно странные вещи. В ряде ситуаций, когда звёзды, близкие по спектральным параметрам к Солнцу, умеренно меняли светимость на короткий срок, пурпурные бактерии, согласно расчётам, должны были погибнуть, хотя в среднем количество получаемого ими излучения не отличалось от того, что сегодня такие микроорганизмы имеют от нашего Солнца. «Это как если бы мы попытались сжать ваш недельный рацион в один день, а всё, что вы не успели съесть, забрали бы обратно. Вы можете не суметь сохранить всю эту пищу, ведь часть её испортится - или у вас просто не получится съесть столько за сутки, — поясняет Нил Джонсон. — Свет для этой бактерии — та же еда, и проблемой здесь является количество еды, сопряжённое со временем её поглощения».

Свет приходит к нам от Солнца в виде пакетов фотонов. Пурпурная бактерия использует фотоны в так называемых реакционных центрах, где они подстёгивают химические реакции, снабжающие микроорганизм едой. «Реакционный центр, как и любая кухня, не может делать тысячу вещей одновременно, — продолжает учёный. — Новые вещества, образованные в ходе процесса, должны потратить некоторое время на то, чтобы распространиться по всему организму. Если этого не случится, избыток продуктов реакции может убить бактерию. Хотя наши результаты исходят из расчётов, можем сказать следующее: не очень-то похоже, что бактерия выживет в таких условиях».

Сценарий экстремально изменчивой фотонной статики в значительном количестве случаев всё же позволяет земным фотосинтезирующим бактериям выживать без существенных затруднений (белая зона) — хотя такое небо стоит искать только под звёздами, склонным к вспышкамСценарий экстремально изменчивой фотонной статики в значительном количестве случаев всё же позволяет земным фотосинтезирующим бактериям выживать без существенных затруднений (белая зона) — хотя такое небо стоит искать только под звёздами, склонным к вспышкамОдновременно выяснилось, что под лучами некоторых звёзд, сильно отличающихся от нашего Солнца и склонных к вспышкам, бактерия, согласно модели, напротив, может пережить настоящий потоп фотонов. Как отмечают исследователи, оказалось, что пурпурная бактерия имеет значительно больше реакционных центров, чем это кажется необходимым под сегодняшним Солнцем. Грубо говоря, «кухонь» в их организме так много, что даже внезапное прибытие огромного количества фотонных пакетов не перегрузит способность таких организмов к фотосинтезу и усвоению получаемых в его ходе веществ.

Исследователи подозревают, что такая избыточность систем фотосинтеза не является уникальной чертой пурпурных бактерий. В ближайшее время они намерены расширить модель так, чтобы учесть в ней реакции других фотосинтезирующих форм жизни.

В целом выводы авторов скорее склоняются к тому, что даже в условиях экстремальной фотонной статистики выживание пурпурных бактерий следует оценить как очень вероятное. В то же время модель было бы неплохо подтвердить опытами в лаборатории с искусственно изменёнными условиями освещения, соответствующими переменным звёздам. Впрочем, теоретическая способность бактерий продолжать жизнь в таких условиях вряд ли может вызывать слишком уж большие сомнения: в конце концов, молодое Солнце миллиарды лет назад также поставляло на Землю излучение с экстремальной фотонной статистикой. И первые фотосинтезирующие организмы Земли сумели как-то выжить!

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Scientific Reports (доступен полный текст).

 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


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.)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.)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.)«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


 

 

Случайные статьи

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Предыдущая Следующая

В Боливии полностью исчезло огромное озеро

10-02-2016 Просмотров:3816 Новости Экологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

В Боливии полностью исчезло огромное озеро

Второе по величине озеро Боливии Поопо прекратило свое существование, сообщает Европейское космическое агентство (ЕКА) по результатам анализа полученных спутниковых снимков. Высохшее озеро Поопо"Мини-спутник ЕКА Proba-V, занимающийся мониторингом поверхности земли в ежедневном режиме, смог зафиксировать исчезновение второго по величине озера...

За острый вкус горчицы и васаби скажите спасибо насекомым

03-07-2015 Просмотров:4972 Новости Ботаники Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

За острый вкус горчицы и васаби скажите спасибо насекомым

Любимые нами всеми сегодня приправы, такие, как горчица и васаби, смогли появиться благодаря эволюционной «гонке вооружений» между растениями и поедающими их гусеницами. К такому выводу пришел международный коллектив ученых из...

В Австралии открыт новый вид бронированных динозавров размером с овцу

09-12-2015 Просмотров:4342 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

В Австралии открыт новый вид бронированных динозавров размером с овцу

Новый род панцирных динозавров описали австралийские палеонтологи. Kunbarrasaurus ieversi жил около 100 млн лет назад, был ростом с овцу и покрыт прочной костяной броней. Больше всего ученых заинтересовало строение его...

Ученые выяснили, когда денисовцы и неандертальцы "разорвали отношения"

08-08-2017 Просмотров:1635 Новости Антропологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Ученые выяснили, когда денисовцы и неандертальцы "разорвали отношения"

Денисовцы и неандертальцы происходят от одной небольшой группы древних людей, покинувших Африку примерно 740 тысяч лет назад и быстро разделившихся на множество мелких племен, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS. "Наша идея противоречит общепринятым представлениям об эволюции...

Палеонтологи вывели формулу ребер аммонитов

14-10-2014 Просмотров:4818 Новости Эволюции Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Палеонтологи вывели формулу ребер аммонитов

Раковины ископаемых головоногих моллюсков аммонитов широко распространены и пользуются большой популярностью у коллекционеров и любителей палеонтологии. Европейские ученые рассчитали специальную формулу, позволяющую предсказывать различные узоры из ребер, покрывающих эти раковины. Аммонит Древние...

top-iconВверх

© 2009-2018 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.