Ученые проанализировали то, как сине-зеленые бактерии ощущают свет и движутся к нему, и пришли к выводу, что эти микробы используют те же принципы для работы своего зрения,  что и глаза многоклеточных существ, говорится в статье, опубликованной в журнале eLife.

Бактериальный глаз"То, что микробы реагируют на свет, является одним из самых древнейших научных открытий. И то, что мы показали, что бактерии являются оптическими объектами, является очевидной вещью, если смотреть на это открытие задним числом, однако до этих опытов мы никогда не думали об этом. И никто другой не замечал этого, несмотря на 340 лет опытов с бактериями", — заявил Конрад Мулине (Conrad Moulineaux) из университета королевы Марии в Лондоне (Великобритания).

Мулине и его коллеги пришли к выводу, что бактерии обладают своеобразными "глазами", наблюдая за тем, как сине-зеленые цианобактерии из рода Synechocystis, живущие в пресноводных озерах и реках, реагировали на лучи света.

До этих опытов ученые считали, что бактерии движутся в сторону источника света фактически "наощупь" – предполагалось, что они ощущают малейшие различия в освещенности разных частей своей оболочки и двигают себя в ту сторону, где света больше.

Авторы статьи проверили, так ли это на самом деле, освещая одиночных микробов при помощи специальных ламп, позволявших им  крайне гибко управлять градиентом освещенности и задавать особые световые узоры, способные обманывать зрение микроба.

К удивлению ученых, бактерии никак не реагировали на перепады в уровне освещенности, если источник света был скрыт от них – в таком случае они двигались случайным образом, а не скапливались в самом светлом участке чашке Петри, где обитали Synechocystis.

С другой стороны, когда ученые имитировали Солнце, освещая чашку при помощи обычного светильника, чей луч был направлен под почти прямым углом к поверхности, в таком случае микробы действительно двигались в сторону "светила". Это означает, что микробы напрямую видят свет.

Подобное загадочное поведение заинтриговало исследователей, и они попытались узнать, как микроб воспринимает свет,  изучив оптические свойства его оболочки и прочих частей клетки, наполнив Synechocystis молекулами флуоресцентного белка, светящегося при облучении ультрафиолетом.

Как оказалось, оболочка Synechocystis представляет собой полупрозрачную линзу, которая фокусирует проходящий через нее свет на противоположной стенке бактерии, где находится ряд молекул фотопигментов. Фактически, это превращает микроб в миниатюрный глаз, способный видеть источники света и видеть грубые контуры предметов и крупных препятствий в среде обитания, заключает Мулине.

Источник: РИА Новости

Большой коллектив ученых из Китая обнаружил у плодовых мушек крошечные сенсоры магнитных полей, состоящие из особых белков. Они позволяют насекомым видам ориентироваться по сторонам света. Белковые сенсоры геомагнитного поля могут быть у бабочек, крыс, китов и даже человека, пишет The Guardian со ссылкой на оригинальное исследование, опубликованное в Nature Materials.

Научное сообщество некогда отвергло гипотезу о том, что животные могут чувствовать магнитное поле Земли и по нему ориентироваться. Теперь же эта гипотеза хорошо доказана для некоторых видов животных. Было непонятно только, как именно эта способность возникает. В новом исследовании ученых под руководством профессора Цань Се (Can Xie) из Пекинского университета завеса тайны над этим явлением приоткрылась. Они провели скрининг генома плодовой мушки дрозофилы и обнаружили, что в клетках этих насекомых белок MagR вместе с криптохромными белками Cry образует своего рода стерженьки, которые выстраиваются вдоль линий магнитного поля Земли. В принципе, эти белковые кластеры чувствительны к направлению магнитных линий и интенсивности магнитного поля, считают авторы работы. По их гипотезе, любое возмущение магнитного поля улавливается белковыми сенсорами (или как их еще называют — биокомпасами) и передается клеткам, а оттуда в нервную систему.

О существовании биокомпаса заявлял ранее биолог Клаус Шультен (Klaus Schulten). Он предположил, что белки сетчатки — криптохромы — при падении на них света реагируют на квантовое поведение электронов и начинают чувствовать геомагнитное поле. Авторы нового исследования использовали эту идею, но решили, что одних криптохромов для биокомпаса недостаточно, нужен еще агент, и это — белок MagR, который содержит железо. Они смоделировали образование магниточувствительного комплекса из этих двух белков.

В серии биохимических и биофизических экспериментов ученые показали, что компас из белков MagR и Cry может образоваться у бабочек-монархов, голубей, крыс, китов-полосатиков и людей.

Это открытие выходит далеко за рамки понимания законов навигации животных по геомагнитному полю. Оно способно дать новые знания для создания технологий контроля над клетками и поведением животных с помощью магнитных полей.

Профессор Се в интервью изданию заявил, что открытый им биокомпас может служить универсальным механизмом для восприятия животными магнитного поля. Ведь чувствуют же магнитное поле Земли самые разные животные от бабочек и лобстеров до летучих мышей и птиц.

Ученые еще не знают, есть ли похожая система у людей. Чувство направления у человека очень сложное, но авторы работы считают, что восприимчивость к геомагнитному полю может играть ключевую роль в объяснении того факта, что некоторые люди действительно очень хорошо ориентируются в пространстве.

Источник: Научная Россия

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