Примерно пятая часть земной биосферы сосредоточена в глубоких слоях земной коры. На днях ученые подсчитали, что масса подземных микроорганизмов, обитающих при высоких давлениях и температурах, без кислорода, солнечного света, в бедной питательными веществами среде, превышает 23 миллиарда тонн. Не исключено, что подобные формы жизни существуют и на других планетах.

Кто любит погорячее

Как и чем питаются глубинные микроорганизмы, ученые еще не до конца разобрались. Известно, что некоторые группы способны перерабатывать железо и серу. Углерод для строительства организма поступает из сероводорода, аммиака, нефти, природного газа, источников которых под землей множество. Вместо фотосинтеза у подземных жителей хемосинтез — то есть энергию они получают не от Солнца, а в результате химических реакций.

Живая темная материя

Ученые полагают, что часть термофильных микробов скрылась в недрах, когда природные условия на поверхности изменились. Именно этим микроорганизмам планета обязана кислородной атмосферой, в которой образовались существа нового поколения, изобретшие фотосинтез.

Микроорганизмы, обитающие в глубинной биосфереТермофилы найдены в шахтах глубиной несколько километров, в подземных хранилищах газа, пластовых водах нефтяных месторождений и гидротермальных источниках глубинного происхождения. Многие такие микроорганизмы изолированы от внешнего мира в течение тысяч и даже миллионов лет. Это доказали, к примеру, российские ученые из Центра биоинженерии РАН, расшифровавшие геном археи Thermococcus sibiricus из нефтяного месторождения Самотлор.

Бактерии, проведшие под землей около двадцати миллионов лет, обнаружили в 2012 году японские ученые. В скважине, пробуренной на глубину 2,5 километра под дном океана, нашли тонкие угольные пласты, погруженные в газовый резервуар. Гипотеза о том, что природный метан произвели бактерии, обитающие в угле, подтвердилась в лабораторных опытах.

По всей видимости, в глубинной биосфере есть и вирусы — доклеточные формы, паразитирующие на бактериях. Как полагают американские ученые, вирусы регулируют численность популяций бактерий и влияют на их эволюцию.

Самое удивительное, что на большой глубине встречаются и многоклеточные организмы. В 2015 году бельгийские ученые взяли пробы флюида в золотых рудниках Копананг в ЮАР на глубине 1,4 километра. По их данным, жидкость представляла собой реликт возрастом более 12 тысяч лет. Увиденное исследователи описали "как очень населенное место". Среди обитателей флюида обнаружили нематоду — похожее на червя существо.

Марсианские хроники

Биотехнологи используют термофильные микроорганизмы для практических нужд. Производят ферменты, выдерживающие высокие температуры, что востребовано в молекулярной биологии, медицинской диагностике, сельском хозяйстве. Специально выведенные штаммы, поедающие тяжелые металлы, радионуклиды, применяют как очистители промышленных стоков. Глубокоземные микробы способны перерабатывать большие объемы бытовых отходов в сырье, которое затем идет на биотопливо.

Глубинная биосфера Земли навела ученых на мысль о том, что и на других планетах жизнь могла скрыться в недрах. Например, на Марсе. К тому моменту как Земля стала обитаема, парниковый эффект создал на Красной планете невыносимые условия. Если там была жизнь, скажем, принесенная, как и к нам, кометами, древние микроорганизмы могли уйти под поверхность, где выжить проще.

Некоторые исследователи допускают существование на глубине жидкой или замерзшей воды.

На Марсе не так много мест с признаками водных потоков или океана, однако ученые из Великобритании и США предположили, что в кратере Маклафлин — одном из самых глубоких на планете — есть глина, обогащенная магнием, железом и карбонатами. Это может указывать на локальный выход подземных вод на поверхность. Значит, искать жизнь имеет смысл в более глубоких слоях.

 

Работая с безглазыми червями, ученые открыли принципиально новый тип белков, воспринимающих свет. Он относится к тому же классу, что и вкусовые рецепторы, и работает на два порядка эффективнее, чем обычный зрительный пигмент.

Об этом говорится в статье американских специалистов из Мичиганского университета, опубликованной в журнале Cell.

До настоящего времени у животных было известно только два типа фоторецепторов: криптохромы и опсины, последние из которых работают в составе сетчатки человека и других позвоночных. Авторы статьи нашли у червей нематод еще один, принципиально новый, тип соединений, способных реагировать на свет.

О его существовании ученые заподозрили, наблюдая, как эти крошечные создания старательно избегают вспышек света, несмотря на отсутствие глаз. Оказалось, что у нематод имеется белок LITE-1, чувствительный к ультрафиолету, но при этом устроенный так же, как мембранные вкусовые рецепторы.

Обычные зрительные пигменты животных состоят из двух частей - структурного белка и хромофора, отвечающего за поглощение фотонов (у человека в его роли выступает витамин А). Даже если нарушить конфигурацию белка, то хромофор частично сохраняет свои поглощающие функции. Напротив, если хоть немного изменить структуру LITE-1, то он полностью перестает поглощать свет. Следовательно, этот белок работает совершенно по иной схеме.

Судя по всему, ключевым фактором для работы LITE-1является местоположение аминокислоты триптофана. Исследователи добавили эту аминокислоту к вкусовым рецепторам из того же семейства GUR-3, что и LITE-1, и в результате они также стали реагировать на свет. Это доказывает, что в будущем биоинженеры смогут искусственно создавать новые разновидности фоторецепторов.

Интересно, что LITE-1 поглощает ультрафиолет в 10-100 раз эффективнее, чем обычные зрительные пигменты. Поэтому его можно будет использовать для защиты от солнечных лучей, а также в биологических исследованиях. Например, с помощью LITE-1 можно будет заставить реагировать на ультрафиолет те клетки, которые раньше этого не делали, и затем произвольно активировать их световыми лучами.

Источник: infox.ru

Бактерия Photorhabdus luminescens служит оружием нападения для некоторых круглых червей, питающихся насекомыми: когда нематода собирается напасть на жертву, она в первую очередь заражает её бактериями Photorhabdus luminescens. Бактерия же травит жертву коктейлем из токсинов. Исследователи из Института молекулярной физиологии Общества Макса Планка (Германия) обнаружили у Photorhabdus luminescens любопытный механизм, с помощью которого токсин попадает в клетки жертвы.

Схема строения молекулярного шприца, сидящего на мембране (здесь и ниже рисунки авторов работы).Яд бактерий на молекулярном уровне состоит из трёх частей: TcA, TcB и TcC. Этот комплекс садится на мембрану клетки, которую предстоит отравить, и проникает внутрь в виде маленького мембранного пузырька. ТсС после этого попадает из пузырька в цитоплазму и разрушает цитоскелет. Было, однако, непонятно, как ТсС проникает из мембранного пузырька, в котором токсин изолирован от клетки, в саму клетку.

Схема действия молекулярного шприца; оранжевым обозначен токсин ТсС.Учёным под руководством Стефана Раунсера удалось расшифровать механизм работы трёхчастного токсина. Исследователи изучили отдельные комплексы токсина с помощью криоэлектронного микроскопа. Оказалось, что ТсА представлен пятью субъединицами и образует что-то вроде колокола. Внутри колокола формируется канал с узкой и широкой частями (всю конструкцию исследователи сравнивают с рожком вувузелой). Между узкой и широкой частью канала есть затычка, которая отходит при изменениях рН внутри пузырька с токсином. То есть токсин встроен в мембрану, но его ядовитая часть, ТсС, до поры бездействует. Но вот затычка освобождает канал, и колокол узким концом входит глубже в мембрану (то есть корректнее было бы сравнить это не с вувузелой, а со шприцем).

Одновременно токсичный компонент втягивается в канал, где особым образом модифицируется и меняет неактивную пространственную структуру на активную. После превращения в канале ТсС впрыскивается в цитоплазму клетки, где и начинает отравляющую работу.

Такие токсины (они же АВС-токсины) довольно распространены среди бактерий и есть не только у Photorhabdus luminescens, которые живут в симбиозе с энтомопатогенными нематодами. Так что, возможно, эти данные помогут обезвредить патогенные бактериальные виды, опасные для человека. Стоит добавить, что у некоторых бактерий (например, у возбудителя дизентерии) вдобавок к АВС-системе появилась ещё одна «шприцеобразная» методика для доставки токсина. Однако в этом случае сам шприц остаётся связан с бактериальной клеткой, то есть бактерии нужно столкнуться с клеткой-жертвой. У Photorhabdus luminescens шприц с токсином, напротив, отправляется в свободное плавание, и бактерия травит клетки, даже не приближаясь к ним.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Международный институт по исследованию видов при Университете штата Аризона (США) и комитет учёных из разных стран выбрали Топ-10 новых видов, описанных в 2011 году.

Подобные списки публикуются уже пятый год 23 мая — в день рождения Карла Линнея, шведского ботаника, разработавшего современную систему классификации растений и животных. Первый «хит-парад» был приурочен к 300-летнему юбилею учёного, отмечавшемуся в 2007 году. «Инициатива имеет целью привлечение внимания к кризису биоразнообразия и никому не известным исследователям, которые продолжают открывать и описывать новые виды», — поясняет руководитель института Квентин Уилер.

Чихающая обезьяна. С 2000-го ежегодно обнаруживается в среднем около 36 новых видов млекопитающих. Поэтому не было ничего удивительного в том, что на высокогорье Мьянмы в поле зрения учёных попал Rhinopithecus strykeri, названный в честь Джона Страйкера, президента и основателя фонда «Аркус». Это первая курносая обезьяна, зарегистрированная в Мьянме. Как полагают, она находится на грани исчезновения. Самое любопытное в том, что обладательница чёрного меха и белой бородки и впрямь чихает — когда идёт дождь.

Коробочная медуза Бонэйра. Это поразительно красивое и ядовитое создание напоминает воздушного змея с длинными ленточными хвостами. Название вида amoya ohboya придумано неким учителем, который предположил, что ужаленный человек должен воскликнуть: «Oh boy!» («Мать честнáя!»). Медузу обнаружили неподалёку от голландского острова Бонэйр на Карибах.

Дьявольский червь. Эта крошечная нематода длиной около 0,5 мм — самый «закопавшийся» сухопутный многоклеточный организм планеты. Его нашли на глубине 1,3 км в южно-африканской золотой шахте. Он назван Halicephalobus mephisto в честь Мефистофеля, ибо живёт поистине в адских условиях: огромное давление и постоянная температура в 37 ˚C. Датирование воды в скважине, где его обнаружили, показало, что этот вид не контактировал с атмосферой уже 4–6 тыс. лет. Ниже черви изображены без увеличения — в виде биоплёнки.

Орхидея, цветущая ночью. Цветы этого растения из Папуа — Новой Гвинеи раскрываются около десяти часов вечера и закрываются рано утром. Считается, что из более чем 25 тыс. известных науке орхидей она единственная обладает таким свойством. Учёные назвали находку Bulbophyllum nocturnum.

Оса-паразит. Насекомое поднимается над землёй в окрестностях Мадрида (Испания) всего на сантиметр, выискивая жертву — муравья. На то, чтобы напасть и отложить яйца, у Kollasmosoma sentum уходит 1/20 с.

Гриб по имени Губка Боб Квадратные Штаны. Spongiforma squarepantsii назван в честь мультипликационного персонажа, поскольку больше похож на губку. Его плодовое тело можно сжать, после чего оно вернётся к нормальным размеру и форме. Обнаружен в лесах острова Борнео.

Непальский осенний мак. Высокое растение с ярко-жёлтыми цветами обнаружили в Непале. Скорее всего, Meconopsis autumnalis до сих пор не был описан только из-за того, что растёт на высоте от 3 300 до 4 200 м. Есть свидетельства, что образцы вида уже когда-то были собраны, но в них не признали новинку.

Многоножка-великан. Поскольку это членистоногое размером с сосиску, его так и назвали: Crurifarcimen vagans. Вид поставил новый рекорд по длине тела — 16 см. Его обнаружили в одной из «горячих точек» биоразнообразия планеты — Восточном рифте Танзании. Диаметр многоножки — около полутора сантиметров. Она обладает 56 кольцами, каждое из которых несёт пару конечностей (см. ниже).

Ходячий кактус. В действительности это не растение, а ископаемое беспозвоночное из надтипа Lobopodia, обладавшее червеобразным телом и большим количеством ног. Diania cactiformis обнаружен в кембрийских отложениях возрастом 520 млн лет на юго-западе Китая. Примечательны его сегментированные конечности, намекающие на то, что вид мог иметь общего предка с членистоногими.

Тарантул Сазимы. До умопомрачения прекрасный, радужно-голубой мохнатый паук — первый представитель Бразилии, попавший в топ. Pterinopelma sazimai не первый и не единственный голубой тарантул, но он просто замечательный, к тому же обитает в «островной» экосистеме на вершинах гор.

С тех пор как Линней основал современную систематику, было названо, описано и классифицировано почти 2 млн новых видов. По оценкам, всего их на планете 8–12 млн. В этом году специалисты выбирали из двухсот номинантов, а в общей сложности в 2011-м было обнаружено около 18 тыс. видов.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА