Китайские ученые расшифровали геном лучеперой рыбы, обитающей в самом глубоком месте Мирового океана — Марианском желобе. Чтобы выдерживать давление, в сотни раз превышающее атмосферное, и полное отсутствие света, ее организм претерпел несколько серьезных изменений на генном уровне за довольно короткое время. Последние экспедиции показали, что в этой бездне живут и даже процветают множество существ.

Заражение крови приводит к быстрой гибели организма и массовым нарушениям в его работе из-за того, что некоторые болезнетворные бактерии умеют "перепрограммировать" клетки иммунитета и заставляют их атаковать живые ткани, говорится в статье, опубликованной в журнале PLoS Biology.

Стрептококки "перепрограммируют" иммунные клетки"Мы обнаружили, что так называемые MAIT-клетки не помогают бороться с инфекцией, а наоборот, являются ее пособниками. Они являются главным источником интерферона-гамма, сигнальной молекулы, связанной с воспалениями и являющейся одной из главной причин наступления смерти. Соответственно, подавление этих клеток может помочь людям избегать развития воспалений и смерти", — рассказывает Мансур Хаерифар (Mansour Haeryfar) из Западного университета в Лондоне (Канада).

Заражение крови, как объясняют ученые, возникает в результате того, что иммунные клетки массово гибнут  от токсинов, содержащихся в оболочке микробов, проникших в кровоток. Попав в кровь и иммунные клетки, эти вещества вызывают воспалительную реакцию и насыщают ее химически агрессивными молекулами. В результате этого работа всей кровеносной и иммунной системы нарушается, и в некоторые органы кровь перестает поступать вообще.

Организм человека и других животных пытается защититься от подобного исхода, вырабатывая набор противовоспалительных белков, помогающих клеткам поддерживать жизнедеятельность в стрессовых условиях. Они помогают далеко не всегда, и примерно в половине случаев человек не переживает подобных нарушений и гибнет.

Хаерифар и его коллеги обнаружили, что у бактерий есть "пособники" внутри организма, так называемые MAIT-клетки. Они считаются своеобразной скорой помощью организма, первой реагирующей на появление инфекций. Как правило, они концентрируются в кровеносных сосудах, коже и других точках, куда бактерии попадают чаще всего, и управляют работой других иммунных клеток, вырабатывая большой набор химических сигналов при встрече с патогенами.

Наблюдая за их реакцией на колонии обычных стафилококков и стрептококков, ученые заметили, что эти клетки начинали вести себя крайне необычно – они как будто сходили с ума и начинали выделять гигантское количество белковых сигнальных молекул, которые заставляли другие иммунные клетки атаковать все подряд, а не только микробов.

Подобное "распыление внимания" иммунной системы приводит к последствиям, крайне благоприятным для микробов, в том числе к тому, что иммунитет фактически начинает уничтожать зараженный организм и при этом быстро истощается. Когда воспалительная реакция заканчивается, то MAIT-клетки почти полностью перестают обращать внимание на микробов, что дополнительно облегчает им жизнь и открывает дорогу для вторичных инфекций.

Соответственно, блокировка или подавление работы MAIT-клеток при развитии заражения крови может спасти жизнь человеку и помочь избежать ослабления иммунитета после выхода из кризисного состояния. Сейчас ученые работают над созданием антител, которые бы могли временно "отключать" MAIT-клетки при наступлении сепсиса.

Источник: РИА Новости

Ученые заявили, что им удалось найти в породах возрастом 4,3 млрд лет возможные остатки микроорганизмов. Подобно некоторым современным бактериям, они могли обитать в гидротермальных источниках на дне океана.

Об этом говорится в статье британских специалистов из Лондонского нанотехнологического центра, опубликованной в свежем выпуске журнала Nature.

До сих пор самыми древними известными остатками живых существ считались окаменевшие бактерии, найденные в Западной Австралии. Возраст находки составляет 3,46 млрд лет, однако скептики заявляют о неорганическом происхождении этих артефактов.

На этот раз ученые наткнулись на предполагаемых бактерий в еще более древних отложениях, чей минимальный возраст равен 3,7 млрд лет, а максимальный – 4,28 млрд. Образцы были собраны на территории Квебека (Канада).

Фактически находка представляет собой гематитовые микротрубочки – небольшие образования, состоящие из железосодержащего минерала и напоминающие цепочки бактериальных клеток. Их длина достигает 500 мкм, а диаметр – 2-14 мкм.

Сами трубочки содержатся в песчинках кварца, образующих залежи яшмы. По словам авторов статьи, по своему внешнему виду и минералогическому составу образцы очень похожи на остатки современных железоокисляющих бактерий, живущих в термальных источниках на дне океана.

Впрочем, это открытие также убедило далеко не всех. Породы, где найдены остатки - сильно метаморфизированные, то есть за прошедшие миллиарды лет они не раз подвергались воздействию высоких температур и давления в глубинах земной коры. Поэтому пока неясно, как могли уцелеть в них бактериальные клетки.

Источник: infox.ru

Гусеницы хлопчатниковых совок выработали необычную стратегию защиты от паразитов и болезней, "приручив" бактерий, которые вырабатывают антибиотики в их кишечнике в обмен на питательные вещества, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Chemical Biology.

"Мы долгое время подозревали, что микробы в кишечнике являются ключевым компонентом защиты насекомых от инфекций, однако до настоящего времени механизм этой защиты оставался неизвестным нам. Мы показали, что эволюционный успех насекомых по крайней мере частично обусловлен их симбиотическими отношениями с бактериями, вместе с которыми они эволюционировали миллионы лет", — заявил Юн-цы Шао (Yongqi Shao) из университета Чжэцзяна (Китай).

Фактически все антибиотики, существующие и применяющиеся сегодня, были "изобретены" природой, бактериями или грибками для защиты себя от других микробов и для расчистки "жизненного пространства" от конкурентов. Люди открыли их лишь в первой трети 20 века, и сегодня антибиотики стали основой здравоохранения и потеря ими эффективности все больше и больше беспокоит медиков.

Шао и его коллеги обнаружили, что антибиотиками регулярно пользуются и другие живые существа – гусеницы хлопчатниковых совок (Spodoptera littoralis), грозы сельского хозяйства Индии, Египта и многих других южных аграрных стран.

Команда Шао достаточно давно изучает бактерий, живущих в кишечнике этих насекомых, пытаясь понять, как они влияют на их жизнь и какую роль эти микробы играют в переваривании пищи и в защите организма от инфекций. Наблюдая за ростом гусениц Spodoptera littoralis, ученые заметили любопытную вещь – разнообразие видов бактерий в их кишечнике не росло, а сокращалось.

К примеру, после вылупления из яйца в кишечнике совок присутствовало несколько десятков видов клостридий и энтерококков, бактерий, участвующих в процессе пищеварения, однако ближе к окукливанию их микрофлора почти наполовину состояла из одного вида энтерококков — Enterococcus mundtii. Если этих бактерий удалить из кишечника гусениц, то они быстро погибают в стадии окукливания, буквально сгнивая заживо. Подобное открытие удивило ученых, так как данный вид микробов всегда считался безобидным и нейтральным по отношению к другим бактериям.

Для того, чтобы раскрыть их сущность, биологи вырастили несколько колоний Enterococcus mundtii и "подсадили" их в культуры, где росло несколько других видов энтерококков. Наблюдая за ними, биологи поняли, что при некоторых условиях эти "безобидные" микробы начинают выделять в окружающую среду большие количества ранее неизвестного науке антибиотика из класса бактериоцинов. Ученые называли его мундтицином в честь латинского имени этих микробов.

"Антибиотик способствует развитию симбиоза, предоставляя преимущества и бактерии, которая может почти неограниченно расти в кишечнике насекомого, и самим гусеницам, которых эти микробы защищают от патогенов. Мы думаем, что такие же отношения существуют и между другими видами бактерий и насекомых", — добавляет Вильгельм Боланд (Wilhelm Boland) из Института химической экологии в Йене (Германия).

Как считает Шао, бактериоцины микрофлоры могут помочь человечеству найти ключ к решению проблемы с растущей неуязвимостью микробов к применяемым сегодня антибиотикам по двум причинам. Они действуют только на очень узкий набор бактерий, что ограничивает возможность приспособления других микробов к ним. К  тому же, насекомые пользуются ими уже сотни миллионов лет, что говорит о том, что стойкость к таким веществам вырабатывается бактериями крайне медленно.

Источник: РИАНовости

Следы жизни, существовавшей на Земле в архейском эоне, 2,5 млрд лет назад, раскопали палеонтологи на юге Африки. Окаменелости представляют собой микроскопические сферы, напомнившие ученым некоторых современных обитателей глубоких слоев океана.

Поскольку в те времена кислород в атмосфере нашей планеты отсутствовал, а вместе с окаменелостями бактерий были встречены сульфаты, команда исследователей диагностировала их как серобактерий. Поразительно, но сегодня эти существа обитают практически в тех же условиях, что и два с лишним миллиарда лет наза.

"Эти окаменелости представляют собой старейшие из известных организмов, которые жили в очень темной, глубоководной среде, – рассказал профессор университета Цинциннати Эндрю Зая. – Они существовали за 2 млрд лет до растений и деревьев, которые эволюционировали только около 450 млн лет назад".

 Ископаемые были обнаружены сразу в двух местонахождениях южноафриканской провинции Лимпопо, на территории древнейшего кратона Капвааль. Во всех случаях они приурочены к кремнистым породам возрастом 2,52 млрд лет. Под микроскопом остатки бактерий выглядят как округлые и сферические образования с гладкими стенками. Ближайшим современным аналогом этих архейских созданий являются современные серобактерии рода Thiomargarita – организмы, живущие в глубинах мирового океана, лишенных света и кислорода, зато богатых сернистыми соединениями.

 "Хотя я не могу утверждать, что эти ранние бактерии являются точно такими же, как современные нам, мы предполагаем, что они, возможно, жили так же, как некоторые из наших нынешних бактерий. Эти ранние бактерии, вероятно, потребляли молекулы, вымытые на суше из богатых серой минералов и смытые в море эррозионными потоками. Или из вулканических продуктов на дне океана, – полагает Зая. – И это открытие помогает нам прояснить разнообразие жизни и экосистем, которые существовали непосредственно перед Великим Кислородным Событием, крупнейшим изменением атмосферы".

 Напомним, что согласно современным научным воззрениям, первичная атмосфера Земли содержала довольно мало кислорода. Его просто не хватило бы на поддержание жизнедеятельности кислорододышащих существ, поэтому жизнь в те далекие времена была представлена исключительно анаэробными формами. Впоследствии активная фотосинтетическая деятельность размножившихся сине-зеленых водорослей (цианобионтов) насытила воздух Земли побочным продуктом этого процесса – кислородом. В результате этого Великого Кислородного События анаэробные сообщества вынужденно уступили первенство более энергетически эффективным аэробным, в которых мы живем до сих пор.

 Как отметил американский палеонтолог, в настоящее время продолжается дискуссия о том, когда возникли окисляющие серу бактерии и как они вписываются в эволюцию жизни на Земле. "Эти окаменелости говорят нам, что окисляющие серу бактерии уже существовали 2,52 млрд лет назад и они были заняты чем-то выдающимся", – отметил он.

Источник: PaleoNews

Ученые из Сиднейского университета (Австралия) синтезировали белок, имитирующий белок молока тасманийского дьявола, обладающий свойствами антибиотика. При этом вещество активно даже против бактерий, обладающих резистентностью к традиционным антибиотикам. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Тасманский дьяволИсследование показало, что вещество справляется с такими возбудителями опасных инфекций как золотистый стафилококк и энтерококк. Этот протеин, структуру которого ученые «подсмотрели» у австралийского сумчатого, получил название кателисидин.

Интерес к тасманийскому дьяволу вызван тем, что эти животные успешно вынашивают детенышей в сумках, несмотря на небезопасную среду со множеством бактерий. Так как иммунная система этих животных достаточно примитивна, искать ответ ученые начали в другом направлении. И нашли его, изучая характеристики молока самки тасманийского дьявола. Оказалось, что особый белок, найденный в молоке, отсутствует у других млекопитающих или присутствует, но в незначительных количествах.

Авторы исследования надеются, что их открытие позволит создать новые лекарственные средства, эффективные против так называемых супербактерий, не реагирующих на существующие антибиотики. Проблема резистентности к антибиотикам стремительно усугубляется в последние десятилетия, от болезней, вызываемых такими бактериями, по оценкам ВОЗ, погибает около 700 тысяч больных в год, и эта цифра постоянно растет.

Итсочник: Научная Россия

Биологи открыли бактерий, которые подчистую уничтожают самцов златоглазок в выводке, из-за чего на свет появляются только самки. От полного исчезновения мужского пола этих насекомых может спасти только антибиотик.

ЗлатоглазкаК такому выводу пришли японские специалисты из Университета Тибы, чья статья опубликована в журнале PLOS ONE.

Златоглазки, чьи личинки помогают бороться с тлями и другими вредителями, относятся к отряду сетчатокрылых насекомых (Neuroptera). Ранее среди этой группы не отмечались бактериальные заболевания, избирательно убивающие самцов. Авторы статьи впервые зафиксировали такой случай на примере златоглазки Mallada desjardinsi.

Сначала ученые поймали 64 взрослых златоглазки, и затем в лабораторных условиях получили от них 35 кладок яиц. К их удивлению, 21 выводок содержал только самок, причем все эти выводки характеризовались высокой смертностью. Выяснилось, что все златоглазки, произведшие это потомство, содержали в своем организме бактерию Spiroplasma.

Ранее было показано, что бактерия Spiroplasma убивает самцов у божьих коровок и бабочек. По-видимому, тем же самым она занимается и у златоглазок. Поскольку микроорганизм передается только по материнской линии, то снижение доли самцов в популяции увеличивает его шансы на успех. Когда ученые обработали зараженных златоглазок антибиотиками, соотношение самцов и самок в их потомстве восстановилось.

Сравнение геномов показало, что тот вид Spiroplasma, который паразитирует на златоглазках, ближе всего к двум видам этого же рода, являющимся патогенами растений. Согласно предположению авторов статьи, инфекция могла непосредственно перекинуться с растений на златоглазок, когда те питались их нектаром.

Источник: infox.ru

Тихоходки, единственные на Земле многоклеточные, способные жить и даже размножаться в открытом космосе, вероятно, приобрели эту способность, позаимствовав примерно 18% своей ДНК у архей, бактерий, растений и даже грибков, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Тихиходка Hypsibius dujardini"У нас и понятия не было, что геном какого-то животного может содержать так много чужой ДНК. Мы знали, что многие животные часто заимствуют гены у других существ, но мы совсем не ожидали того, что это может происходить в столь промышленных масштабах", — заявил Боб Гольдштейн (Bob Goldstein) из университета Северной Каролины в Чапел-Хилле (США).

В 2007 году ученые совершили удивительное открытие, анализируя данные, собранные российским биоспутником "Фотон-М3": оказалось, что тихододки, небольшие беспозвоночные, дальние родичи раков и насекомых, способны выживать очень долгое время в открытом космосе и даже размножаться в условиях полной невесомости и отсутствия пищи и воды.

Эти необычные качества, как рассказывает Гольдштейн, привлекли внимание многих биологов, генетиков и планетологов, и они решили расшифровать и проанализировать геном этих необычных беспозвоночных, избрав в качестве подопытных тихоходок вида Hypsibius dujardini, побывавших в космосе на борту зонда.

Геном у этих существ относительно большой для их размеров и положения на древе эволюции – он содержит в себе около 215 миллионов "букв"-нуклеотидов, что примерно в два раза больше, чем у червей-нематод, которых ученые используют для экспериментов с беспозвоночными.

Когда ученые начали подсчитывать и изучать гены, их ожидал большой сюрприз – свыше 6,5 тысяч участков ДНК из 38 тысяч генов были "позаимствованы" у других организмов. Большая часть из них была получена от бактерий-экстремофилов, но при этом в геноме тихоходок так же присутствуют гены растений, грибов и архей.

Как данному беспозвоночному удалось "экспроприировать" все эти шесть тысяч генов? По мнению Гольдштейна и его коллег, причиной этого является невероятная способность этого существа к выживанию.

Тихоходки, как объясняют генетики, способны переносить экстремальные формы обезвоживания, когда доля воды в их организме падает до 1-2% от нормы. Когда их тело высушивается, ДНК Hypsibius dujardini, скорее всего, распадается на крупные фрагменты. В тот момент, когда период экстремальных условий заканчивается, их тело заново наполняется водой, и особые белки "сшивают" и восстанавливают поврежденную ДНК.

В этот момент в клетки, благодаря расширенным порам, могут попадать фрагменты чужой ДНК, которые "вшиваются" в геном и остаются в нем, если их появление не приводит к фатальным последствиям для тихоходки и помогает ей выживать. Благодаря этому ДНК тихоходок стало мозаикой из множества своих и чужих участков за 550 миллионов лет эволюции этих существ.

Учитывая то, что многие из этих генов отвечают за реакцию на стресс, починку ДНК и противодействие различным экстремальным факторам, вполне возможно, что данные существа приобрели способность выживать в космосе благодаря позаимствованным генам.

Как считают Гольдштейн и его коллеги, их открытие говорит о том, что так называемый вертикальный обмен генами – заимствование их у других организмов, дирижирует не только эволюцией микробов, среди которых он распространен, но и многоклеточных существ.

Источник: РИА Новости

Микробиологи установили, что бактерии могут координировать свои действия подобно нервным клеткам в мозгу. Открытие заставляет пересмотреть взгляд на бактерий как на одиночек, не способных к сложной коммуникации.

Bacillus subtilisОб этом говорится в статье американских специалистов из Калифорнийского университета в Сан-Диего, чья статья опубликована в журнале Nature.

Как известно, нейроны в мозгу работают как единое целое, сообщая друг другу свои мембранные (электрические) потенциалы. Ключевую роль в этом процессе играют ионные каналы - мембранные белки, которые запускают в клетки заряженные частицы, например кальций и калий. Авторы статьи выяснили, что аналогичный процесс наблюдается и у бактерий, несмотря на их кажущуюся примитивность.

Открытие было сделано, когда ученые наблюдали за ростом бактерий Bacillus subtilis в чашках Петри - эти микроорганизмы образуют на поверхности субстрата бактериальные пленки. Сначала авторы работы заметили, что в пленках наблюдаются волны метаболической активности - бактерии на краях пленки периодически переставали потреблять глутаминовую кислоту (глутамат), которая служила пищей Bacillus subtilis в эксперименте. Благодаря этому глутамат просачивался к внутренним участкам пленки, что обеспечивало питанием находящихся там бактерий, чтобы они не погибли и в центре колонии не образовалось дыры.

Затем исследователи выяснили, что в бактериальной пленке возникают перепады концентрации калия, которые совпадают по времени с колебаниями метаболической активности в центре и на краях. Когда ученые лишили бактерий ионных каналов, такие колебания прекратились. Из этого ученые сделали вывод, что электрические потенциалы помогают бактериям координировать свои действия.

«В точности так же, как нейроны в нашем мозгу, бактерии используют ионные каналы, чтобы контактировать друг с другом посредством электрических сигналов. В этом смысле бактерии в биопленках функционируют подобно микробному мозгу», -- пояснил Гурэл Сьюэл, соавтор статьи.

Источник: infox.ru

Относительно безобидная бактерия, вызывающая диарею и лихорадку, стала "бичом Божиим" средневековой Европы благодаря одной незначительной мутации и "воровству" короткого фрагмента ДНК у другого микроба, заявляют генетики в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Жертвы чумы"Полученные нами данные показывают, что вставка чужой ДНК и ее небольшая мутация впоследствии стала причиной появления нового, стремительно эволюционирующего штамма микробов, вызывающего болезнь. Это говорит о том, что опасные патогены, вызывающие эпидемии острых респираторных инфекций, могут возникать даже после малейших генетических изменений", — рассказывает Уиндхэм Латем (Wyndham Lathem) из Северо-Западного университета в Чикаго (США).

Латем и его коллеги выяснили, как возникла знаменитая средневековая бацилла "черной смерти", сравнивая и изучая древние штаммы чумной палочки, существующие сегодня и "воскрешенные" путем сборки обрывков ДНК из останков жертв чумы, погребенных в крупных городах Европы, а также геном ее предположительного предка – псевдотуберкулезной палочки.

Данная бактерия — Yersinia pseudotuberculosis, достаточно широко встречается в почве, и ее попадание в кишечный тракт вызывает лихорадку, боли в животе, острую диарею и прочие симптомы, которые почти никогда не заканчиваются смертью. Предположительно, примерно 10 тысяч лет назад она приобрела несколько новых генов, сильно мутировала и дала жизнь первым штаммам Yersinia pestis, чумной палочки.

Как выяснила группа Латема, эти изменения были на самом деле относительно небольшими и скоротечными. Самые первые штаммы чумной палочки могли проникать в легкие людей, но не могли вызывать мощнейшего воспаления и массовой смерти клеток легочной ткани, что сегодня заканчивается смертью почти со 100%.

Подобную способность они достаточно быстро приобрели в результате замены одной "буквы" в ключевом гене Pla, который помогает им разлагать молекулы белков в заражаемых легких и крови, размножаться в этой среде, вызывать гибель их клеток и распространяться по организму через лимфатическую систему, формируя печально известные "бубоны".

В свою очередь, этот ген был "украден" бактерией у какой-то другой бациллы в результате так называемого "горизонтального" обмена генами. Пока ученые не знают, откуда будущая чумная палочка взяла этот ген, однако они предполагают, опираясь на характерные особенности в структуре Pla, что его источником были микробы, обитающие в кишечнике человека или других млекопитающих.

Оба этих шага произошли в рамках всего нескольких первых поколений Yersinia pestis, после чего микроб начал интенсивно мутировать и развиваться, в результате чего возник возбудитель "черной смерти", чумы Юстиниана и прочих эпидемий античности и средневековья.

Ранее уже высказывались другие теории возникновения чумы.

Источник: РИА Новости

Биологи из Рокфеллеровского университета (США), под руководством докторов Лучано Марраффини (Luciano Marraffini) и Пулами Самаи (Poulami Samai) впервые разобрались в том, как бактерии борются с атакующими их клетки вирусами. Результаты своего исследования они изложили в статье в журнале Cell, которую пересказывает сайт (e) Science News.

Бактерии защищаются от вирусов, ставя их себе на службуРанее уже было выяснено, что борьбой с вирусами в клетках бактерий занимается специальный иммунный механизм, известный как тип III CRISPR-Cas. Однако по поводу конкретного механизма его действия данные до сих пор были противоречивы. Одни говорили о том, что тип III CRISPR-Cas нейтрализует вирусную ДНК, лишая таким образом вирус возможности размножаться в клетке хозяина. Другие же эксперименты показывали, что мишенью бактериального иммунного механизма является вирусная РНК.

РНК (рибонуклеиновая кислота) — молекула-посредник, считывающая генетическую информацию и передающая ее клеточной «фабрике». РНК синтезируется на матрице ДНК, а затем уже на матрице РНК происходит синтез белков, которые составляют основу жизни.

Сотрудники Рокфеллеровского университета поставили серию экспериментов, в которых изучали действие системы тип III CRISPR-Cas на ДНК и РНК. При этом они впервые добавляли РНК-полимеразу — вещество, которое как раз и отвечает за синтез РНК на основе ДНК.

В результате выяснилась интересная вещь: иммунный механизм бактерий действительно фрагментирует ДНК вируса, лишая его возможности размножаться и делая, таким образом, безопасным. Но это происходит только после того, как на основе вирусного ДНК синтезируется соответствующая РНК.

Биологический смысл этого явления вполне понятен ученым. Далеко не все проникающие в бактериальную клетку вирусы опасны для нее, некоторые даже могут иметь полезные свойства. Например, у дифтерийных бактерий за выработку токсина отвечает ген, полученный от вируса. «Парализуя вирус», получив предварительно от него РНК, бактерии получают возможность при необходимости синтезировать на основе этой РНК полезные для себя вещества.

Открытие американских ученых может иметь важное прикладное значение. Теперь ясно, что, подсаживая в клетки бактерий определенные вирусы, можно и таким образом выводить их штаммы с определенными заданными свойствами. Например, способностью перерабатывать промышленные отходы в биотопливо.

«Это пример того, как понимание основ биологии микроорганизмов может быть полезным, — говорит д-р Марраффини. — Микробы являются необходимой частью биосферы, и важно понимать, как они работают».

Источник: Научная Россия

Лауреат Премии Правительства Москвы молодым ученым - старший научный сотрудник Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН Максим Муравьев - разработал уникальную технологию по извлечению золота и цветных металлов из отходов горно-металлургического производства при помощи бактерий. Проект решает сразу три задачи: повышение уровня добычи полезных ископаемых, совершенствование процесса утилизации отходов, а также защиты окружающей среды.

Заказчиком соответствующего исследования выступила Уральская горно-металлургическая компания (УГМК), которая серьезно озаботилась вопросом переработки отходов металлургического производства и поставила задачу обеспечить безопасное для окружающей среды, низкозатратное, но при этом эффективное извлечение остатков цветных и благородных металлов. При этом уменьшить выделение токсичных тяжелых металлов в почву и грунтовые воды. Задача осложнялась тем, что силикаты, образующиеся после плавки руды, являются легкорастворимыми и при их обработке образуется гелеобразные соединения, что делает бессмысленными все попытки фильтрования и разделения фракций. Однако коллектив под управлением Муравьева смог найти способ, предотвращающий образование гелей: при использовании окислителя, полученного с помощью специальных микробов, можно воспрепятствовать образованию силикатного геля из шлаков.

Сам по себе процесс добычи меди достаточно прост. После измельчения медной руды начинается процесс ее обогащения. Если в руде содержится, например, 0,5% меди, то нужно довести ее содержание в концентрате примерно до 40%. После этой процедуры образуется огромное количество отходов, - которые больше не содержат легкоизвлекаемого ценного компонента и складируются в отвалы. Однако с точки зрения рационального природопользования эти отходы являются потенциальными источниками для извлечения остаточного сырья. Московский ученый Максим Муравьев описал возможность применения для этого специальных бактерий.

Сейчас, помимо УГМК, Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского тесно сотрудничает еще с несколькими крупными российскими предприятиями. В частности, проводятся исследования по извлечению золота с помощью микробов из богатой руды. Также налажено сотрудничество с Навоийским горно-металлургическим комбинатом в Узбекистане, извлекающим золото из руд месторождений Кокпатасс и Даугызтау.

Начальным поводом для работы с отходами послужило скопление большого количества отходов за десятки лет горно-металлургического производства. Они занимают гигантские территории и являются чрезвычайно токсичными для окружающей среды. Медь и цинк – это тяжелые металлы, которые нарушают

биохимические процессы в живых организмах, что ведет к гибели всего живого вокруг, поэтому на месте отвалов, намного километров по периметру, образуется зона отчуждения. А с получением новой технологии эти отходы автоматически превращаются в сырье, из которого проще и дешевле извлекать цветные и ценные металлы.

«Результаты исследований московских ученых находят применение во многих отраслях экономики и используются для решения самых разных задач. Поэтому неудивительно, что одна из разработок востребована на Урале и даже за пределами страны», - отметил руководитель Департамента науки, промышленной политики и предпринимательства города Москвы Олег Бочаров. 

С подробной информацией о Премии Правительства Москвы молодым ученым, а также работами победителей можно ознакомиться на сайтах dnpp.mos.ru и молодыеученые.рф

ГБУ г. Москвы «Центр инновационного развития» при Департаменте науки, промышленной политики и предпринимательства города Москвы

Международная группа микробиологов нашла в образцах обычной грунтовой воды сразу несколько штаммов бактерий, чьи размеры оказались в несколько раз меньше, чем общепринятый минимальный предел для жизни, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Фотография самой маленькой на сегодня бактерии, полученная при помощи электронного микроскопа"Эти сверхмалые бактерии могут быть первым примером того подраздела микробной жизни на планете, о которой мы практически ничего не знаем. Они очень загадочные. Мы нашли следы их присутствия во многих средах, и эти бактерии, скорее всего, играют важную роль в сообществах микробов и в работе экосистем. Мы пока не совсем понимаем, чем же они занимаются", — заявила Джилл Банфилд (Jill Banfield) из университета Калифорнии в Беркли (США).

Банфилд и ее коллеги нашли ответ на один из самых обсуждаемых среди биологов и эволюционистов вопросов – каковы минимальные пределы и размеры жизни, изучая образцы грунтовых вод при помощи мощного электронного микроскопа.

Как объясняют авторы статьи, сегодня большинство ученых считает, что существует некий предел размеров для жизни, ниже которого живые организмы просто не будут существовать. Под ним обычно понимается некий минимальный объем клетки, которая может в себя вместить генетический материал и несколько рибосом — белковых "сборочных машин". На этом консенсус среди ученых заканчивается, и начинаются дискуссии о том, насколько плотно можно "упаковать" эти элементы.

Группа Банфилд попыталась найти ответ на этот вопрос не в теории, а в живой природе, обратив внимание на то, что за последние годы их коллегам удалось найти несколько сотен микробов с очень короткой и компактной ДНК. Авторы статьи предположили, что носители таких геномов могут обладать крайне малыми размерами.

Для проверки этой гипотезы ученые создали специальную систему фильтров, нижние "ячейки" в которых не пропускали кусочки материи размером меньше, чем 0,2 микрона, которые сегодня используются в медицинской промышленности для стерилизации воды. Пропустив образцы грунтовой воды через эти фильтры, авторы статьи изучили ее содержимое и с удивлением обнаружили сразу несколько видов микробов, чьи размеры были в разы меньше ожидаемого.

По расчетам Банфилд и ее коллег, объем каждой такой бактерии составляет всего 0,009 кубических микрометра — иными словами, они настолько малы, что колония из 150 таких микроорганизмов может поместиться внутри одной кишечной палочки, а 150 тысяч – на кончике человеческого волоса.

Обнаружив существование микробов за предполагаемыми пределами жизни, авторы статьи попытались определить их родовую принадлежность, изучив структуру их генома. Оказалось, что они принадлежат к трем относительно малоизученным группам бактерий – OD1, WWE3 и OP11. По словам ученых, примерно половина их генов обладает необычной структурой, и их предназначение пока остается тайной для генетиков.

Относительно малая длина их генома — всего миллион генетических "букв"-нуклеотидов — говорит о том, что они не могут жить отдельно от более крупных бактерий, которые поставляют им недостающие белки и питательные вещества. В пользу этого говорит то, что поверхность "мини-бактерий" покрыта многочисленными усиками-пилиями, которые могут помогать им обмениваться веществами с более крупными собратьями.

Как отмечают исследователи, несколькими годами ранее их коллеги обнаружили почти столь же малых архей — похожих на бактерий представителей микромира, более древних по своему происхождению и обладающих уникальными чертами, сближающими их с эукариотами. Оба этих факта значительно расширяют возможные пределы жизни и потенциал для поиска ее древнейших следов на Земле и других планетах.

Источник: РИА Новости

Исследовательская группа по экспериментальной экологии и эволюции Института химической экологии имени Макса Планка (Йена, Германия) под руководством доктора Кристиана Коста (Christian Kost) открыла новый тип взаимодействия между клетками бактерий, при котором они «соединяются» нанотрубочками и обмениваются с их помощью нужными им химическими соединениями. Причем так могут делать даже бактерии разных видов. Полный отчет об этой научной работе опубликован в журнале Nature Communications, мы же изучили пресс-релизинститута.

Взаимодействие бактерий (почвенного микроба и кишечной палочки)О том, что бактерии могут обмениваться питательными веществами, уже некоторое время было известно. Однако до сих пор непонятно было, как именно они это делают: самым ли простым способом, — одни выделают вещества в окружающую среду, а другие потом поглощают их из нее, — или же здесь задействован более сложный механизм.

Чтобы ответить на этот вопрос, немецкие ученые поселили в одной культуре бактерии двух видов: почвенный микроб Acinetobacter baylyi и кишечную палочку Escherichia coli. Из генома и тех, и других ученые удалили гены, отвечающие за выработку некоторых аминокислот — сложных молекул, которые служат строительными «кирпичиками» для белков. Одним бактериям, таким образом, не хватало одних аминокислот, а другим, соответственно — других, но при этом клетки обоих видов успешно росли и развивались. Очевидно, это происходило за счет обмена аминокислотами.

Однако, когда ученые поставили между бактериями разных видов мембрану, которая пропускала аминокислоты, но предотвращала непосредственный контакт между клетками, обмен сразу же прекратился и клетки обоих видов захирели. Это означает, что для обмена клеткам бактериям нужно контактировать. Под электронным микроскопом немецким исследователям удалось разглядеть, что этот процесс происходит благодаря микротрубочкам, которые протягиваются от одной бактерии к другой.

Интересно, что в то время, как Escherichia coli может двигаться в жидкой среде, Acinetobacter baylyi таким умением не обладает. То есть, кишечным палочкам пришлось подплыть к своим «визави» специально, чтобы обменяться с ними аминокислотами через нанонтрубки.

«Для меня самый увлекательный вопрос теперь заключается в том, действительно ли бактерии являются простейшими одноклеточными организмами, или мы на самом деле имеем дело с особым видом многоклеточности, когда клетки бактерий соединяются вместе, чтобы расширить свои возможности», — сказал доктор Кост.

Это открытие открывает новые интересные перспективы в промышленном использовании бактерий, например, некоторые из них можно «научить» вырабатывать биотопливо. В перспективе можно будет создавать «фабрики» из разных видов генно-модифицированных бактерий, которые будут работать вместе, обмениваясь необходимыми для этого веществами.

Возвращаясь к кишечной палочке, напомним, что недавно ученым удалось, заблокировав процесс деления клетки, вырастить гигантского представителя этого вида, длиной целых три четверти миллиметра.

Источник: Научная Россия

Команда ученых под руководством Герберта Вирджина (Herbert Virgin) из университета Вашингтона в Сент-Луисе (США) во время опытов с мышами пришли к удивительному открытию. Оказалось, что часть признаков мыши получали в наследство не от матери или отца, а от бактерий, обитающих в материнском организме во время вынашивания плода. Исследователи рассказывают о своей работе в статье, опубликованной в журнале Nature.

Кое-что ребенок перенимает не от родителей, а бактерий материнского организмаЕсли ранее бактерии и другие микроорганизмы относили к факторам окружающей среды, в которой формируется плод, то сейчас придется пересмотреть эти взгляды. Оказалось, что ДНК бактерий напрямую влияет на развитие плода.

Открытие американские биологи совершили в некотором роде случайно. Они работали над поиском новых методов лечения заболеваний кишечников и проводили эксперименты с мышами. У некоторых трансгенных мышей, с которыми работали ученые, проявлялись признаки, которые не были «запрограммированы». А именно, примерно у половины мышей наблюдался низкий уровень антител, связанных с болезнями кишечника, что не давало адекватно анализировать результаты.

Чтобы найти объяснение этому явлению, ученые провели две серии экспериментов. В первой серии проверялось, передается та или иная черта по наследству. Во второй — передается ли она через пищу, физические контакты или отходы жизнедеятельности. Интересно то, что обе серии экспериментов дали положительные результаты — сниженное число антител выявлялось и у потомков мышей, и у их ближайших соседей по клетке. Такие результаты натолкнули ученых на мысль, что передача осуществлялась каким-то иным путем.

Этот путь они обнаружили, когда сравнили содержимое кишечника у матерей-мышей и их потомства. Оказалось, количество антител снижалось из-за бактерии под названием Sutterella. Эта бактерия проникала в организм ребенка через утробу матери и сильно меняла работу кишечника. Авторы работы считают, что ими обнаружен еще один вид негенетического наследования признаков.

И это лишь показывает нам, как мало на самом деле мы знаем о самих себе. Что, пожалуй, даже радует.

Источник: Научная Россия

Ученые научились выращивать бактерий-гигантов, которые по своим размерам в сотни раз превосходят нормальных микроорганизмов. Гигантские кишечные палочки облегчат проведение лабораторных исследований.

Гигантская кишечная палочкаОб этом сообщается в статье канадских микробиологов из Монреальского университета, опубликованной в журнале Journal of Bacteriology.

Кишечная палочка E. сoli служит излюбленным модельным объектом для биохимиков, генетиков и других ученых. В норме длина ее клеток составляет всего 1-2 микрометра, однако авторам статьи посчастливилось получить штамм экстремально длинных E. сoli. По размерам они превосходят нормальных кишечных палочек в 750 раз, достигая в длину трех четвертей миллиметра.

Такое увеличение связано с нарушением процессов клеточного деления: мутантные E. сoli растут, но при этом не разделяются надвое. Ранее специалисты уже получали аналогичные штаммы, но все бактерии-переростки погибали через несколько часов, поскольку мутация, нарушающая клеточное деление, влияла также на метаболические реакции ее носителей.

У мутации, которую несут гигантские бактерии из нового штамма, нет таких побочных эффектов. Она снижает лишь концентрацию белка FtsZ, который намечает место будущей перегородки между двумя делящимися клетками. Как отмечают специалисты, у полученных бактерий-гигантов нет каких-либо перетяжек, они лишь образуют многоклеточные петли.

Кишечными палочками-переростками удобнее манипулировать в лабораторных условиях, заявляют авторы работы. Так, при помощи микроскопической иглы из них можно отсасывать цитоплазму, не примешивая к ней фрагментов клеточной мембраны. В случае обычных E. сoli этого сделать нельзя.

Источник: infox.ru

Международная группа геологов обнаружила в древнейших породах Земли возможные намеки на то, что жизнь на нашей планете уже существовала 3,2 миллиарда лет назад и присутствовала в достаточно большом количестве для того, чтобы повлиять на состав минералов, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Геологи нашли возможные следы жизни на Земле возрастом в 3,2 млрд лет"Это первое однозначное свидетельство того, что жизнь существовала в далекой древности, что отодвигает время ее появления на миллиард лет в прошлое.  Наша работа показала, что на ранней Земле не было никакого "азотного кризиса", как мы считали ранее, и что она могла поддерживать достаточно большую и разнообразную биосферу", — заявил Роджер Бьюик (Roger Buick) из университета Вашингтоне в Сиэтле (США).

Ученые-эволюционисты достаточно долго считали, что жизнь в современном виде распространилась по планете примерно два миллиарда лет назад, когда появились бактерии, способные захватывать атмосферный азот и превращать его в органические соединения.

До этого единственным источником "съедобных" азотных соединений выступали разряды молний, фиксировавшие относительно небольшие объемы азота из-за отсутствия кислорода в атмосфере юной Земли. Поэтому ученые часто называют эту эпоху "азотным кризисом", так как свободный "съедобный" азот практически отсутствовал в воде и на суше.

Бьюик и его коллеги обнаружили, что масштабы этого кризиса заметно преувеличивались, изучив химический состав нескольких десятков образцов осадочных пород, сформировавшихся 3,2-2,75 миллиарда лет назад под водой на территории будущей Австралии и Южной Африки. Эти минералы сформировались вдалеке от вулканов, у кромки суши, до появления кислорода в атмосфере Земли, что превратило их, в выражениях ученых, в своеобразную геологическую летопись.

Химический и минеральный анализ этих показал, что жизнь начала фиксировать азот уже 3,2 миллиарда лет назад. Это проявлялось в том, что соотношение атомов "тяжелых" изотопов азота и его обычной разновидности было примерно таким же, как и в современных морях и океанах, главным поставщиком азота в которых являются бактерии.

У этого открытия, помимо сдвига времени расцвета жизни на миллиард лет в прошлое, есть и два других интересных следствия. Во-первых, существование фиксирующих азот бактерий 3,2 миллиарда лет назад означает, что жизнь на Земле успела "изобрести" сразу два разных способа для фиксации азота — современный, появившийся 1,5-2,2 миллиарда лет назад, и древний, возникший гораздо раньше.

Судя по присутствию молибдена в древних породах, чьи атомы современные бактерии используют для расщепления азота, этот азотофиксирующий фермент был похож по принципу своего действия на современные белки, которые помогают бактериям "съедать" атмосферный азот. Другой вопрос заключается в том, откуда древние микробы могли взять молибден, если большая часть его попала в мировой океан после появления кислорода в атмосфере.

Отсюда следует второй интересный выводу авторов статьи — источником молибдена для таких бактерий могла служить суша, прибрежные районы, периодически омываемые водами первичного океана планеты.

"Мы никогда не найдем прямых свидетельств и окаменелых "одеял" из микробов, но наше открытие может быть косвенным намеком на то, что на суше в то время могла существовать жизнь. Вполне может быть, что микробы "выползли" на сушу и жили в виде слоя слизи на поверхности камней на суше 3,2 миллиарда лет или даже раньше", — заключает Бьюик.

Источник: РИА Новости 

Микробиологи научились снимать бактерий с высоким разрешением, не убивая их при этом. Методика поможет изучать работу бактериальных клеток в режиме реального времени.

Об этом говорится в статье специалистов из Швеции, Германии и США, опубликованной в журнале Nature Communications.

Чтобы разглядеть мельчайшие детали клеточного строения, необходимо использовать рентгеновское изучение, длина волны которого меньше, чем у видимого света. Однако при работе с ним надо применять очень мощные пучки рентгеновских лучей, которые мгновенно убивают изучаемые клетки. Поэтому практически все имеющиеся снимки бактериальных клеток сделаны с неживых образцов.

Авторы статьи смогли обойти это препятствие, погружая бактерий в аэрозоль на основе гелия. «Подсвечивая» бактерий с помощью слабого рентгеновского излучения, исследователи реконструировали форму клеток по дифракции лучей на их поверхности. В результате удалось получить снимки с разрешением всего в несколько нанометров.

В качестве объекта исследования использовались цианобактерии Cyanobium gracile и Synechococcus elongatus, длина которых составляет всего 0,4-4 микрометра. Ученые проследили, не только за отдельными клетками цианобактерий, но и за их делением. По словам ученых, по такой же методике можно исследовать, например, и кишечную палочку E. coli, а также создавать 3D-реконструкции клеток.

Источник: infox.ru

Ученые выяснили, что некоторые глубоководные бактериальные сообщества, живущие у берегов Южной Америки, не менялись более 2 млрд лет. Открытие доказывает, что эволюция не идет в тех случаях, когда организмы оптимально приспособлены к окружающей среде.

Окаменевшие бактерии риасийского периодаОб этом говорится в статье американских специалистов из Калифорнийского университета, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Внимание исследователей привлекли сообщества бактерий, которые занимаются переработкой серы. Эти сообщества состоят из двух групп микроорганизмов - одни из них живут в глубине морского ила и в анаэробных условиях восстанавливают сульфаты (SO₄), содержащиеся в морской воде, до сероводорода (H₂S). Другие бактерии, живущие на поверхности ила в присутствии кислорода, окисляют H₂S до кристаллической серы или сульфатов.

Авторы статьи сравнили структуру таких сообществ, живущих в наши дни у побережья Южной Америки, с ископаемыми образцами, которые происходят из Западной Австралии. Одни из них были найдены в формации Тьюри Крик возрастом 2,3 млрд лет, других бактерий собрали в формации Дак Крик возрастом 1,8 млрд лет. С помощью сканирующего микроскопа ученые реконструировали трехмерную структуру ископаемых сообществ.

Выяснилось, что как и сейчас, древние бактериальные экосистемы данного типа представляли собой трехмерную сеть из соединенных между собой бактериальных клеток. Один из ее компонентов - это широкие нити (диаметром около 7-9 ммк), состоящие из удлиненных клеток. Другим компонентом являются тонкие нити (диаметром 1 мкм) нити, составленные из клеток, похожих на бусины. В точности такая же картина наблюдается у южноамериканских сероперерабатывающих бактерий.

По мнению авторов статьи, данные бактериальные сообщества не менялись последние 2 млрд лет. Они возникли примерно 2,4 млрд лет назад, когда атмосфера Земли стала насыщена кислородом - это обогатило океан сульфатами, необходимыми для жизнедеятельности сероперерабатывающих микроорганизмов. Поскольку бактерии были хорошо приспособлены к условиям морского дна, а они с тех пор не менялась, то эволюция в этих экосистемах как бы замерла.

Источник: infox.ru

Научно-исследовательский центр НАСА Лаборатория реактивного движения (ЛРД), город Пасадина, считает, что загадка жизни Карибского бассейна поможет понять, какой может быть жизнь на других планетах. Например, на Европе, спутнике Юпитера, где под толщей льда есть океан. О работе ученых пишет портал Phys.org.

Креветки Rimicaris hybisaeОпределенного вида бактерии способны выжить в экстремальных условиях гидротермальных источников благодаря хемосинтезу. Хемосинтез позволяет получить органические вещества путем окисления неорганических соединений. В данном случае бактерии используют сероводород, в изобилии присутствующий возле источника.

При высоких концентрациях сероводород токсичен для живых организмов, но для этих бактерий он необходим. Гидротермальные источники стали местом поразительного симбиоза ракообразных и микроорганизмов, креветки живут на границе между обычной, кислородосодержащей водой и водой, богатой сульфидами.

«Главная задача нашего исследования — понять, насколько жизнь, или биомасса, может поддерживаться химической энергией подводных ключей», — говорит Макс Коулман (Max Coleman), старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения.

Эмма Верстиг (Emma Versteegh), ученый из ЛРД, считает, что наличие живых организмов, подобных этим креветкам и бактериям, на Европе зависит от количества энергии, выделяемой там гидротермальными источниками.

Исследования внутренностей креветок показали, что основным источником питания для больших групп креветок служат углеводы, которые производят бактерии.  Но в местах менее плотного заселения самый распространенный вид креветок — Rimicaris hybisae— становятся хищниками, поедают улиток, других ракообразных и, возможно, друг друга.

Впервые подобные гидротермальные источники были обнаружены недалеко от западного побережья Кубы исследовательской группой Криса Германа (Chris German) от Океанографического института в Вудс-Холл в 2009 году. Ученые обнаружили следы химических продуктов в струе воды источника в океане. Тогда это исследование спонсировалось программной НАСА Астробиология и Технология для Исследования Планет (Astrobiology Science and Technology for Exploring Planets, ASTEP). В 2012 исследователи вернулись, чтобы с помощью роботизированного аппарата Джейсон (Jason) собрать различные образцы из гидротермальных источников Фон Дамм (The Von Damm field) на глубине 2 300 метров и Пиккард (Piccard), на глубине  4 900 метров.

Макс Коулман и его коллега Синди Ван Довер (Cindy Van Dover)из Университета Дьюка, обнаружили креветок впервые, когда в составе той же команды вернулись к источникам в 2013 году в рамках проекта RV Falkor Океанологического Института Шмидта (Schmidt Ocean Institute). Ван Довер вернулся туда вновь спустя некоторое время, чтобы собрать больше образцов. В его распоряжении был роботизированный аппарат Геркулес (Hercules).

Дальнейшее финансирование исследовательская группа получила в рамках проекта «Оазис Для Жизни» (Oases for Life) при поддержке НАСА.  Макс Коулман считает такое название наиболее подходящим: «Ты двигаешься вдоль океанского дна и там нет абсолютно ничего, и, вдруг, мы видим эти гидротермальные источники с колоссальной экосистемой. Они буквально кишат жизнью».

Источник: Научная Россия