Как можно увидеть жгутики бактерий
Жгутики
21.05.2021, 15:03 Бактерии
Автор: Дарья Куликова
Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиеся органами движения бактериальной клетки.
Содержание:
Жгутики Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. – это необязательный структурный компонент бактериальной клетки. Они могут быть удалены без нарушения метаболизма клетки. Первые сведения о наличии жгутиков Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. у бактерии сообщил в 1838 году немецкий естествоиспытатель Г. Эренбер. В 1897 году немецкий ботаник В. Мигула дал их морфологическое описание. Жгутики Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. у бактерий видны только в электронном микроскопе. В световом микроскопе, без специальной обработки отдельные Жгутики Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. увидеть нельзя. В процессе окрашивания бактерий по Граму Жгутики Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. не видны.
Типы бактерий в зависимости от расположения и числа жгутиков
В зависимости от расположения и числа жгутиков Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. на поверхности клетки различают следующие типы бактерий Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. :
Структура жгутика
Жгутик состоит из трех частей: нити, крюка, базального тельца.
Жгутик закреплен в цитоплазматической мембране и клеточной стенке с помощью базального тельца. В структуру последнего входит стержень и кольца.
Количество колец базального тельца у грамотрицательных Грамотрицательные бактерии – это бактерии которые не окрашиваются кристаллич. и грамположительных Грамположительные бактерии — бактерии, которые сохраняют окраску, не обесцвечив. бактерий различно.
У грамотрицательных Грамотрицательные бактерии – это бактерии которые не окрашиваются кристаллич. бактерий – четыре кольца:L, P, S, M.
L и P – наружная пара колец. S и M – внутренняя пара колец.
Кольца жгутика грамотрицательных Грамотрицательные бактерии – это бактерии которые не окрашиваются кристаллич. бактерий закреплены в разных местах:
Жгутики Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. грамположительных бактерии характеризуются базальным тельцем более простого строения. В данном случае оно состоит только из внутренней пары колец – S и M, размещенных в цитоплазматической мембране и клеточной стенке.
Химический состав жгутиков
Химический состав жгутиков Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. однообразен. Они состоят из белка флагеллина (от латинского «flagellum» – жгутик) с молекулярной массой 25000–60000. В аминокислотном составе данного белка преобладают глутаминовая и аспарагиновая аминокислоты. Количество ароматических аминокислот в флагеллине незначительно. Триптофан, цистеин и цистин содержаться в следовых количествах или совсем отсутствуют.
Движение бактерий при помощи жгутиков
Скорость движения бактерий при помощи жгутиков Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. различна. Большинство подвижных форм бактерий за одну секунду проходят расстояние, близкое размерам их тел. Самой подвижной бактерией считается холерный вибрион. При длине тела в 2 мкм, он проходит за одну секунду до 30 мкм.
Поскольку у грамположительных Грамположительные бактерии — бактерии, которые сохраняют окраску, не обесцвечив. бактерий отсутствует наружная пара колец, то считается, что для вращения жгутиков Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. достаточно только внутренней пары колец (S и M). Данные кольца, соединенные с вращающимся стержнем, выступающим наружу, образуют своеобразный электромотор, обеспечивающий движение жгутика.
В качестве источника энергии для вращения жгутиков Жгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес. используется протодвижущая сила, возникающая в цитоплазматической мембране. Происходит это следующим образом. На внешней стороне (периферии) кольца M расположены белки MotB. В участок цитоплазматической мембраны, примыкающей к краям колец M и S, встроены белки MotA.
Бактерии под микроскопом
Бактерии могут жить практически в любой среде, однако, самое большое разнообразие их форм и размеров можно встретить в водоемах.
Пресноводные бактерии отличаются удивительно разнообразной морфологией — они могут быть одиночные, нитчатые или формировать причудливые колонии. Они бывают бесцветные или же могут содержать пигменты, придающие им яркий цвет. Они могут питаться как сапрофиты, разлагая останки других организмов, или же могут синтезировать органические вещества в процессе хемо- или фотосинтеза:
Бактерии разлагают мертвую тихоходку. Увеличение микроскопа 400х и 1000х
Размер пресноводных бактерий тоже может значительно варьировать — от очень мелких, видимых только на максимальном увеличении микроскопа, до огромных, которых можно увидеть даже невооруженным взглядом (как, например, #Achromatium).
В отличие от бактерий в привычным их понимании, пресноводные представители часто имеют уникальную морфологию, поэтому нередко можно лишь по внешнему виду определить их род, а иногда и вид. Обычные же бактерии, живущие в других средах, не поддаются идентификации визуальным способом — при микроскопии можно определить лишь их форму (кокки, палочки, диплококки и т.д.), а если окрасить, то — выявить их принадлежность к грамположительным или грамотрицательным видам. Для определения вида бактерий в подавляющем большинстве случаев используют не микроскопию, а другие методы (посевы, ПЦР и т.д.).
Бактерии Ахроматиум (Achromatium oxaliferum).
Achromatium — серная бактерия гигантского размера. Она может достигать размера 0,125 мм, что делает ее видимой даже невооруженным взглядом. Это крупнейшая пресноводная бактерия.
2 гигантские бактерии в сравнении с бактериями обычного размера (палочками), которые видны на фоне. Увеличение микроскопа 400х
Внутри этих бактерий видны крупные включения коллоидного кальцита.
Наряду с гигантским размером и уникальной способностью накапливать карбонат кальция, у Achromatium недавно обнаружилось еще одно поразительное свойство.
Выяснилось, что эта бактерия обладает неслыханным ранее, просто парадоксальным типом генетической организации. Каждая бактериальная клетка содержит множество копий очень сильно различающихся геномов. Они отличаются друг от друга как геномы разных видов. Уровень генетического разнообразия в одной клетке сопоставим с уровнем разнообразия целой популяции и даже многовидового бактериального сообщества.
Растворение бактерии Achromatium в кислоте
Achromatium oxaliferum — единственная бактерия, содержащая включения карбоната кальция(кальцита), гранулы которого занимают почти весь объем клетки. Функция этих включений пока не известна.
Изначально предполагалось, что данные гранулы состоят из оксалата кальция, что и отразилось в названии вида (oxaliferum), а когда обнаружилось, что это карбонат, то переименовывать уже не стали.
Есть простой способ выяснить, что это точно не оксалат — добавить уксусной кислоты. Оксалат кальция в ней не растворяется, а карбонат — очень быстро, что и можно увидеть на видео (растворяется продукт реакции кислоты с карбонатом кальция).
После растворения крупных гранул кальцита стали хорошо видны множественные мелкие включения. Это скопления элементарной серы. Они образуются в результате реакции, за счёт которой живёт эта бактерия — окисления сероводорода.
Опыт растворение в кислоте бактерии ахроматиум, доказывающий, что внутриклеточные включения представляют собой карбонат кальция, а не оксалат.
Несмотря на то, что эти бактерии не очень питательны, т.к. почти весь их объем занимают гранулы неорганического вещества, они являются пищей многих простейших, которые с удовольствием их поглощают:
Инфузория стентор проглатывает бактерию ахроматиум. Внутри стентора можно рассмотреть двух ранее съеденных таких же бактерий. Также в цитоплазме видны пурпурные бактерии #Chromatium
Бактерии Macromonas
Бактерии Macromonas, также как и бактерии #Achromatium, живут за счет окисления сероводорода. И они так же содержат гранулы неорганического вещества, однако, в данном случае это не карбонат, а оксалат кальция.
Макромонас — это очень крупные бактерии, однако, они в несколько раз меньше гигантов #Achromatium, и в отличие от них имеют жгутики и могут активно двигаться:
Бактерии Macromonas и Achromatium на увеличении микроскопа 400х.
Бактерии Chromatium okenii
Chromatium okenii — это достаточно крупные пресноводные бактерии. Они относятся к пурпурным серным бактериям, т.е. имеют естественный фиолетовый цвет, поэтому их хорошо видно и без окраски.
Внутри клеток можно рассмотреть включения. Это капли серы. Эти бактерии способны к фотосинтезу, но в отличие от растений, в качестве донора электронов используют не воду, а сероводород, поэтому в ходе процесса выделяется не кислород, а сера, которая потом и накапливается в цитоплазме.
Бактерии Chromatium okenii на увеличении микроскопа 600х. Внутри клеток видны включения элементарной серы — конечного продукта фотосинтеза.
Живут они в пресных водоемах, где предпочитают бескислородные зоны. Там они могут размножаться в огромных количествах, чему очень радуются простейшие и многоклеточные организмы, которые с удовольствием едят таких больших и толстых бактерий, после чего сами становятся красивого фиолетового цвета:
Инфузория Euplotes полакомилась пурпурными бактериями и стала зелено-фиолетовой.
Зелёный же цвет обеспечивается постоянно присутствующими в цитоплазме симбиотическими зелёными водорослями.
Бактериальный жгутик
Считается, что увидеть жгутики бактерий в обычный микроскоп невозможно, так как их толщина намного меньше предельной разрешающей способности светового микроскопа.
Чтобы их разглядеть, применяют специальные красители, которые испаряясь оставляют осадок вокруг жгутиков и тем самым делают их косвенно видимыми в обычный световой микроскоп.
Для непосредственного же их наблюдения используют электронную микроскопию.
Жгутики прокариот(бактерий) принципиально отличаются от жгутиков эукариот(напр., эвглен). Они имеют совершенно разное строение и эволюционно появились независимо друг от друга.
Бактерии же Chromatium okenii значительно крупнее большинства бактерий. Они примерно в 10 раз больше кишечной палочки, соответственно и жгутики у них больше, поэтому эта бактерия представляет почти уникальную возможность их хорошо разглядеть без применения специальных средств:
Жгутики бактерии Chromatium okenii на увеличении микроскопа 1000х. Хорошо виден жгутик.
Бактерии Beggiatoa
Бактерии Beggiatoa — бесцветные нитчатые бактерии, обитающие в различных водоемах, богатых сероводородом. Они живут за счет окисления сульфида до элементарной серы. Каждая нить — это длинный ряд цилиндрических клеток. Нити могут иметь длину до нескольких сантиметров и способны к активному скользящему движению по субстрату. Обладают хемотаксисом по градиенту концентраций значимых химических веществ.
На большом увеличении внутри клеток можно рассмотреть многочисленные капельки серы, являющиеся результатом окисления сероводорода — процесса, за счет которого бактерии получают энергию и живут: 2H2S + O2 → 2S + 2H2O
Филаменты бактерий Beggiatoa на увеличении микроскопа 1000х. Внутри видны включения элементарной серы.
Бактерии спириллы
Обычно являются сапрофитами, т.е. они разлагают отмершее органическое вещество. Массово развиваются в загнивающей пресной воде. Хороший способ их развести — просто оставить на несколько дней емкость с прудовой водой и большим количеством органики (растений, водорослей, листьев, детрита).
Двигаются с помощью жгутиков, которые сложно увидеть даже на максимальном увеличении.
Бактерии спириллы в окружении диатомовых водорослей. Увеличение микроскопа 1000х. Инфузория-туфелька питается мелкими спириллами. Увеличение микроскопа 400х.
Бактерии спирохеты
Спирохета — спирально извитая очень подвижная бактерия.
Движение бактерии обеспечивается жгутиками. Но в отличие от спирилл(см.выше), их жгутики не внешние, а внутренние (эндожгутики). Они находятся в периплазматическом пространстве (между телом клетки и наружной мембраной) и обвивают клетку по всей длине. Их может быть от 2 до 100 в зависимости от вида спирохет.
Перемещение жгутиков относительно друг друга вызывает вращение и сгибание тела этих бактерий.
Бактерия спирохета. Увеличение микроскопа 1000х.
Жгутик
Строение жгутика грамотрицательных бактерий
Содержание
Жгутики прокариот
Жгутикование бактерий: A — монотрихиальное,
B — лофотрихиальное,
C — амфитрихиальное,
D — перитрихиальное.
Жгутики бактерий состоят из трёх субструктур:
Базальное тело и механизм его работы
Механизм движения клетки
Подавляющее большинство наделённых жгутиком бактерий имеют палочковидную форму. Из гидродинамических расчётов следует, что для наиболее эффективного движения отношение длины клетки к ширине должно составлять 3,7. Движение кокков крайне неэффективно, поэтому они чаще всего неподвижны.
У ряда бактерий мотор и жгутик могут вращаться только в одном направлении, переориентация происходит при остановке за счёт броуновского движения. Бактерии-перитрихи собирают при движении все свои жгутики (каждый из которых вращается против часовой стрелки) в один пучок. Для совершения кувырка они либо меняют направление вращения, либо изменяют его скорость, из-за чего пучок распадается. При полярном расположении жгутиков один из них может служить и толкающим, и тянущим приспособлением в зависимости от направления вращения.
Скорости движения бактерий варьируют от 20 мкм/с у некоторых Bacillus до 200 мкм/с у Vibrio.
Особенности жгутиков архей
Синтез жгутика
Жгутики эукариот
Схема поперечного среза жгутика эукариот. 1A и 1B — A и B микротрубочки периферического дублета, 2 — центральная пара микротрубочек и центральная капсула, 3 — динеиновые ручки, 4 — радиальная спица, 5 — нексиновый мостик, 6 — клеточная мембрана.
Жгутики эукариот имеют толщину до 200 нм и длину до 200 мкм. Они окружены выступами цитоплазматической мембраны и содержат 9 пар микротрубочек, выстроенных вокруг двух не объединённых в пару микротрубочек (структура 9+2). Эти микротрубочки скользят друг относительно друга с использованием энергии АТФ, поэтому изгиб эукариотического жгутика может осуществляться в любой его части.
Жгутиковые двигатели у бактерий
Бактерии, в отличие от наших самых примитивных «родственников» – амеб и прочих простейших – не могут двигаться по питательной среде, меняя форму своего тела. Их клетки окружает своеобразная «броня», достаточно прочная и плотная клеточная стенка, состоящая из двух или трех слоев и не дающая им выращивать ложноножки или совершать колебательные движения всем телом. По этой причине большинство микробов использует своеобразные клеточные «весла», так называемые жгутики, для перемещения в окружающей среде.
В отличие от наших электродвигателей, которые работают благодаря потоку отрицательно заряженных частиц, жгутиковый мотор приводится в движение положительно заряженным потоком ионов водорода (протоны H) из внешней среды внутрь клетки. Движение протонов осуществляется за счет электрического градиента или pH-градиента, а энергия, производящая градиент, образуется при окислении продуктов питания. Поток протонов изменяет форму одной из белковых молекул статора, что оказывает воздействие на одну из белковых молекул ротора и таким образом приводит его в движение.
У некоторых бактерий скорость вращения кольца превышает 1000 оборотов в секунду! Несмотря на такую скорость, бактерия может остановить жгутик всего за 1/3 оборота и тут же начать раскручивать его в обратную сторону! На работу жгутика бактерия тратит около 0,1% расходуемой энергии. Диаметр двигателя составляете всего 30-40нм, при этом его эффективность преобразования энергии превышает 95%. В состав жгутикового мотора входит даже сцепление, с помощью которого моторчик может отключить вращающийся ведущий вал от статора.
Исследование показывает, что жгутики бактерий могут заменять части своего ротора (движущаяся часть двигателя) во время его вращения. Проведенные ранее исследования показали, что элементы стационарной части мотора (статора) могут заменяться, пока сам жгутик вращается. Результаты исследования, проведенного в Оксфордском университете, были опубликованы в журнале «Записки национальной академии наук».
Такие жгутики за 10 баллов ДНК купить можно.
Да, вот тоже меня это поразило, когда почитал. По сути, двигатель состоит из считаных молекул.
Бактерии пользовались электродвигателем когда это еще не было мейнстримом. ))
как тебе такое, илон маск.
Предки митохондрий были паразитами?
Конечно кто-то может возразить, что это всего лишь гипотеза, однако эта гипотеза уже давно переросла в эндосимбиотическую теорию и является общепринятой в кругах учёных. Так уже давно считается, что митохондрии произошли когда-то от альфа-протеобактерий, вероятно, два миллиарда лет назад. Но, остается неясным, что составляло начальный эндосимбиоз между альфа-протеобактерией и ее хозяином. В частности, какую роль сыграл митохондриальный предок, инициировавший эндосимбиоз? В связи с этим вопросом возникают и другие. Например:
Для объяснения всех обстоятельств и ответов на все вопросы, связанные с основными эндосимбиотическими событиями, выдвигались разные гипотезы зачастую противоречащие друг другу. Так, например, «Водородная гипотеза» предполагала метаболическую синтрофию между водорода-продуцирующими альфа-протеобактериями и водорода-зависимыми археонами, как движущую силу эндосимбиоза.
В связи с этим в последнее время стала набирать ещё одна гипотеза возникновения митохондрий, которая рассказывает нам о паразитических предках митохондриях. Эта гипотеза на данный момент кажется является более достоверной, так как подкрепляется большим количеством данных. Так в 2020 году вышло огромное филогенетическое исследование показывающее близкое родство митохондрий с паразитическими бактериями. [1]
Но не менее интересное исследование, с которого всё и началось, произошло в 2014 году [2].
Хотя мне следует чуть-чуть поправить себя, так как предположения о митохондриях-паразитах высказывались не однократно и ранее, но именно это исследование можно назвать самым крутым и начальной «точкой отсчёта» к последующим событиям в научной среде. Поэтому сегодня именно его я и буду рассматривать.
А всё началось как раз с реконструкции митохондриального предка, который имеет большое влияние на наше понимание происхождения митохондрий. Так все выше описанные мной гипотезы объяснялись исследованиями, которые в основном были сосредоточены на реконструкции последнего общего предка всех современных митохондрий, так называемых прото-митохондрий, но не основывались на более информативных премитохондриях, которые по сути были ещё древнее прото-митохондрии, так как они включали последнего общего предка как митохондрий, так и их сестринской клады альфа-протеобактерий.
Самые известные из них это вольбахии и риккетсиалы (отряд в который входят риккетсии). Последние нас интересуют больше всего, так как именно они успели поучаствовать в реконструкции предка митохондрий, а точнее их метаболизма в 2014-м году.
Так, чтобы получить представление об обстоятельствах, которые окружали начальное событие эндосимбиоза, учёные старательно реконструировали метаболизм прото-митохондрий и премитохондрий. Для этого они сначала восстанавливали прото-митохондриальные гены, которые в процессе эволюции были потеряны для ядра. Учёные назвали эти гены ядерными генами митохондрий. Восстановление этих генов являлось предпосылкой для реконструкции митохондриальных предков. Предыдущие попытки найти прото-митохондриальные гены были безуспешны так как основывались на довольно ограниченной доступности бактериальных и эукариотических геномов на момент их изучения [3;4].
Используя значительно увеличившееся представление геномов эукариот и альфа-протеобактерий, исследователи провели филогеномный анализ для систематической идентификации ядерных генов, происходящих из митохондрий. Гены эукариот с наибольшим попаданием в BLAST митохондрий / альфа-протеобактерий сначала были объединены в группы генов. Филогенетическое дерево было реконструировано для каждого семейства, и ядерные гены, которые сгруппировались с альфа-протеобактериями на деревьях, были идентифицированы как происходящие из митохондрий.
Начав с 427186 генов из 30 эукариотических геномов, представляющих широкий диапазон филогенетического разнообразия, они идентифицировали 4459 генов, принадлежащих к 394 семействам, как ядерные гены митохондрий. Чтобы исключить недавний перенос генов, специфичных для клонов, между альфа-протеобактериями и эукариотами, генные семейства должны были присутствовать по крайней мере в двух альфа-протеобактериальных и двух эукариотических линиях. Собственно, так и произошло. Таким образом учёные смогли идентифицировать, что ядерные гены из 394 семейств присутствуют в прото-митохондриях.
Всё это есть и в современных митохондриях. Однако учёные обнаружили и то, чего в прото-митохондриях не было. Так в них отсутствовали функциональные категории, такие как репликация ДНК и транскрипция, также в значительной степени отсутствовали в реконструированном метаболизме и гетеротрофные углеводные обмены, такие как гликолиз и пентозофосфатный путь. Таким образом реконструкция прото-митохондрии показала упрощённого предка митохондрии более похожего на современную митохондрию, что опровергло предыдущие гипотезы о ближайших предках митохондрий, которые имели огромное множество разнообразных функций.
При дальнейшем изучении уже самих митохондрий учёные по-новому взглянули на метаболизм эукариот, происходящий главным образом благодаря этим органеллам. Особый интерес представлял ряд генов, участвующих в метаболизме липидов эукариот. Были идентифицированы несколько генов, участвующих в биосинтезе нуклеотидов de novo, как происходящих из митохондрий. Обнаружены были и ферменты, участвующие в биосинтезе стероидов предполагающие, что митохондриальный предок внес свой вклад в биосинтез оных. Вишенкой на торте можно назвать идентификацию церамидгликозилтрансферазы (COG1215).
А интересно то, что этот фермент расположенный на «ассоциированной с митохондриями мембране», специфическом субдомене ER, который связывает этот самый ER и митохондрии, обнаружился и в риккетсиях. Для понимания замечу, что все эти самые гликосфинголипидные, и церамидные структуры, повсеместно присутствуют в качестве важных мембранных компонентов почти во всех эукариотических клетках и митохондриях, а это в свою очередь говорит нам о том, что присутствие этих структур в бактериях являются крайне редкими. При этом, что интересно, ген отвечающий за все эти субстраты и гликолипидные продукты, присутствующий в бактериальных клетках всё же различается от эукариотических гликозилтрансфераз. Следовательно, данный факт указывает на бактериальное происхождение этого гена, который был приобретён эукариотами для новой функции по синтезу собственных эндомембран, а также по перекрестному взаимодействию и перемещению липидов между митохондриями и субодменом ER. Интересные результаты не так ли?
В результате получилось, что митохондрии поместились в отряд к риккетсиалам в качестве сестринской клады по отношению к семействам Rickettsiaceae, Anaplasmataceae и Candidatus Midichloriaceae, которую в свою очередь были подчинены семейству Holosporaceae.
Стоит отметить, что представители этих семейств являются паразитами. Так, учёные в этой работе показали, что все пять линий секвенированных риккетсиалов тесно связаны с митохондриями. Далее основываясь на приблизительной линейной зависимости между числом семейств генов, средним числом генов и размером генома учёные заметили, что геном премитохондрий сокращался. Это типично для облигатной внутриклеточной бактерии и предполагает, что сокращение генома шло полным ходом до того, как митохондрии отделились от альфа-протеобактерий, т. е. стали настоящими митохондриями.
Продолжив генетические исследования, учёные стали сравнивать реконструированные прото-митохондрии и премитохондрии. Оказалось, что в отличии узкоспециализированных прото-митохондрий, премитохондрии были способны к гораздо более разнообразному метаболизму. Помимо основных путей, премитохондрии участвовали в трансляции, в клеточной стенке, LPS и биогенезе мембран, в производстве энергии, репликации, рекомбинации и репарации ДНК, они обладали множеством ключевых метаболических путей, включая гликолиз, цикл TCA, пентозофосфатный путь и путь биосинтеза жирных кислот. Кроме того, премитохондрии обладали большим количеством генов, участвующих в синтезе различных кофакторов, таких как рибофлавин, фолат, биотин и убихинон.
Дальнейшие исследования премитохондрий показали, что они кодируют пластидно-паразитарный тип транслоказы АТФ / АДФ, которая импортирует АТФ от хозяина, что делает премитохондрию энергетическим паразитом. Последующие сравнения генов риккетсиалов с премитохондриями, а также построения филогенетических деревьев показало, что премитохондрии вероятно обладали способностью дышать в условиях низкого содержания кислорода и имели жгутики, которые наследовались вертикально, а не через горизонтальный перенос. Электронная микроскопия части эндосимбиотических бактерий также показала наличие рудиментарных жгутиков. Т.е. данное исследование показывает нам предка митохондрии, который мог жить в условиях с низким содержанием кислорода, обладающим жгутиком и являющимся паразитом, что, казалось бы, прямо контрастирует с нынешней ролью митохондрий как производителя энергии клетки.
Однако, систематический обзор от 2011 года бактериального симбиоза показал, что мутуализмы вполне себе могут происходить либо непосредственно от свободноживущих бактерий в окружающей среде, либо от внутриклеточных паразитов [5]. Ключевое различие между этими двумя эволюционными путями состоит в том, что для инициации симбиоза свободноживущие бактерии должны приносить немедленную пользу хозяину, в то время как внутриклеточные паразитические бактерии этого не делают.
Вместо опровержения прошлых предположений данная гипотеза предлагает применять их для объяснения перехода митохондрий от паразита к мутуалистической органелле на более поздней стадии. Это всё очень интересно, а потому есть большая вероятность, что гипотеза о предках митохондриях как паразитах возможно скоро станет научной теорией. Поэтому если, кто-то назовёт Вас паразитом, не обижайтесь, ведь можно парировать, что паразитизм у нас в крови, а точнее в клетках. Такие дела!
Автор: биолог, вдохновитель научного сообщества Фанерозой, Ефимов Самир
Оригиналы: Публикация фанерозойских материалов на платформе «Вконтакте», «Хабр» и «Пикабу».
1. «Phylogenetic analyses with systematic taxon sampling show that mitochondria branch within Alphaproteobacteria» Lu Fan, Dingfeng Wu, Vadim Goremykin, Jing Xiao, Yanbing Xu, Sriram Garg, Chuanlun Zhang, William F. Martin and Ruixin Zhu; Nature Ecology & Evolution, 2020
2. Phylogenomic Reconstruction Indicates Mitochondrial Ancestor Was an Energy Parasite Zhang Wang, Martin Wu Published: October 15, 2014Gabaldon T, Huynen MA (2003) Reconstruction of the proto-mitochondrial metabolism. Science 301: 609.
3. Gabaldon T, Huynen MA (2007) From endosymbiont to host-controlled organelle: the hijacking of mitochondrial protein synthesis and metabolism. PLoS Comput Biol 3: e219.
4. Gabaldon T, Huynen MA (2007) From endosymbiont to host-controlled organelle: the hijacking of mitochondrial protein synthesis and metabolism. PLoS Comput Biol 3: e219.
5. Sachs JL, Skophammer RG, Regus JU (2011) Evolutionary transitions in bacterial symbiosis. Proc Natl Acad Sci U S A 108 Suppl 210800–10807.
Проект Семь пятниц на неделе #77. В пятницу 24 апреля 1676 года были открыты микроорганизмы
Натуралист и естествоиспытатель Антони ван Ливенгук известен нам в первую очередь, по двум фактам из его научной карьеры. Во-первых, он конструировал довольного годные микроскопы. Во-вторых, он с помощью этих микроскопов заглядывал в самые «темные» уголки окружающего мира. Ну и вот однажды в пятницу 24 апреля 1676 года он решил с помощью своего очередного детища посмотреть в каплю воды. Увиденные там диковинные микроскопические живые существа, повергли его в шок, а тот день считается началом такой науки как микробиология! Правда наука эта ближайшие 50 лет развивалась просто в формате аттракционов «посмотри на маленьких животных» и очень поверхностного описания микроорганизмов, и ни о каком углубленном изучении в те времена речи не шло.
Я каждый день с 8 февраля рисую по комиксу, связанному с событием произошедшим в эту дату, когда она была пятницей! Если хотите поддержать меня, то вот — http://desvvt.art/
Вот что можно увидеть в микроскоп в воде из обычной грязной лужи
Учёные из США «оживили» древние микробы возрастом более ста миллионов лет
Их достали со дна океана, где бактериям почти нечем было «питаться».
Американские учёные оживили древние микроорганизмы, которых достали со дна океана. Микробы вновь начали размножаться после того, как их поместили в питательную среду. Об этом сообщили исследователи из Океанографического института Вудс-Хоула.
Как пояснили учёные, открытие демонстрирует, что микробы «всегда найдут способ выжить». По их мнению, если бактерии смогли так долго существовать в экстремальных условиях на Земле, то вполне могут пережить и суровые условия на других планетах или спутниках в Солнечной системе.
Исследователи впервые обнаружили настолько древние микроорганизмы, которых удалось вернуть к жизни. Предыдущий рекорд — 15 миллионов лет — зафиксировали в 2019 году.
Исследователи обнаружили бактерии в образцах грунта с глубины 5700 метров ниже уровня моря. Когда они изучили глину, то обнаружили следы небольшого количества кислорода, который означал, что у бактерий был источник пищи.
Тогда учёные пробурили новую скважину в надежде заполучить бактерии. Грунт накачали специальными веществами для создания питательной среды: аммиаком, солями уксусной кислоты, а также изотопами азота и углекислого газа, и оставили на 557 дней.
Когда из грунта извлекли образцы для анализа, выяснилось, что в отличие от стандартных 100 тысяч клеток на кубический сантиметр, в глине находилось не больше тысячи бактерий. Из-за этого исследователи добавили особые питательные вещества для бактерий, и спустя 65 дней микроорганизмы размножились до миллиона клеток на кубический сантиметр.
Как предположили учёные, микробам удалось прожить больше ста миллионов лет благодаря ранней эволюции. Раньше им было особо нечем питаться, поэтому они научились выживать в условиях экономии энергии и ограниченного питания.
Пока учёные не знают, что происходило с микробами на протяжении всех миллионов лет по водой. Вероятно, у них продолжался процесс деления, но он был очень медленным.
В космос своим ходом.Как земные бактерии на «электрическом лифте» добрались до МКС и отправились дальше
Международная космическая станция — маленький фрагмент земной биосферы, поднятый в космос на высоту 400 километров. Ученым известны микроорганизмы, обитающие на станции вместе с людьми, но совсем недавно они обнаружили, что бактерии есть не только внутри гермообъема МКС, но и снаружи — в открытом космосе. О том, как бактерии умудрились самостоятельно добраться до орбиты и могут ли они отправиться дальше к другим планетам Солнечной системы, N + 1 рассказал профессор Антон Сыроешкин, заведующий кафедрой фармацевтической и токсикологической химии РУДН, участник эксперимента «Тест», в ходе которого и были найдены бактерии-астронавты.
N + 1: Как возникла идея эксперимента «Тест»? Зачем потребовалось исследовать внешнюю поверхность МКС?
Антон Сыроешкин: Этот эксперимент задумали специалисты, изучающие возможное развитие коррозионных процессов на корпусах станции, в том числе деятельности микроорганизмов-биодеструкторов.
Цель эксперимента заключалась в исследовании возможной микродеструкции обшивки станции с целью понять, не вносят ли микроорганизмы вклад в ее развитие.
Старение обшивки усиливается из-за бомбардировки космическими лучами, включающими тяжелые заряженные частицы, например ионы железа. К этому добавляются ультрафиолет и рентген. Кроме того, МКС находится на относительно небольшой высоте, фактически в верхней атмосфере, поэтому там есть атомарный кислород и атомы других газов, способные вступать в химические реакции с обшивкой. Поэтому износ внешних конструкций станции идет быстрее, чем в «настоящем» вакууме.
Главный научный сотрудник РКК «Энергия» Олег Цыганков предложил простой и эффективный инструмент для исследования мелкодисперсного осадка на поверхности станции и доставки его в стерильном виде в наземные лаборатории.
Предполагалось, что такой осадок может состоять из частиц космической пыли, которая абсорбируется и «прилипает» к поверхности станции, частиц от выхлопа двигателей станции и диспергирования (разрушения) материала конструкции станции. Кроме того, это могли быть частицы, каким-то образом попавшие туда с Земли или вследствие бомбардировки МКС микрометеороидами и частицами кометных дождей.
Анализ этих образцов помог бы, например, понять, с какой скоростью может идти разрушение конструкции, определить, нет ли там микротрещин, сколов, ударов от бомбардировки микрочастицами. Ведь если идет диспергирование поверхности, значит, состав наружной пыли будет совпадать с составом материала станции.
Станция укутана, как ребенок, в теплоизоляционную ткань. В рамках эксперимента исследовали состояние этой «пеленальной» ткани ЭВТИ (экранно-вакуумная теплоизоляция), состояние солнечных батарей и стекол иллюминаторов, в том числе их загрязнение.
Эксперимент начался в 2010 году, и в 2013 году нашу группу пригласили для всестороннего химического анализа собранной на наружной поверхности станции пыли — от элементного состава до микробиологического.
Мы ничем не лучше других замечательных лабораторий, но мы взялись в этих 50 миллиграммах определять все — неорганику, органику. И мы сделали ДНК-анализ.
Зачем? Вы надеялись найти там что-то живое?
В этом эксперименте участвовали коллеги, много лет контролировавшие микробиологическое состояние внутри станции. По их мнению, на поверхности станции могли находиться микроорганизмы, содержащиеся в воздухе жилых отсеков и попавших на внешнюю поверхность при работе клапанов очистки воздуха, а также при операциях шлюзования перед выходом космонавтов.
Речь могла идти даже о микроорганизмах, оставшихся после сборки модулей и вывода их на орбиту. Наконец, на поверхность МКС могут попасть микрометеориты и кометная пыль, содержащие биогенное вещество внеземного происхождения.
Именно поэтому тампон-проботборник сразу же был подготовлен микробиологически чистым.
А как был устроен этот пробоотборник? И как проходил сам сбор?
На специальный штуцер (пробник) накручен хлопчатобумажный материал, грубо говоря, вата. Это все стерилизуется, и потом в стерильных условиях, в ламинарном шкафу, этот тампон ввинчивается в специальный футляр, а затем подвергается гамма-излучению.
Футляр сделан так, чтобы космонавту удобно было в толстых перчатках скафандра завинчивать и вывинчивать штуцер. Все это в собранном виде отправляется на орбиту.
Космонавт с пробооборником. Специальный ключ на штуцере позволяет вывинчивать тампон даже в перчатках от скафандра
На орбите космонавт во время ВКД — то есть во время выхода в космос, на космическом языке «внекорабельной деятельности» — вывинчивает пробник с тампоном, и таким образом он оказывается в вакууме.
Затем этим тампоном космонавт проводит по поверхности корпуса, иллюминатору, теплоизоляционной ткани или солнечной батарее, собирая с них пыль. У космонавта при этом есть подробная инструкция, сколько времени тереть, какую площадь, какой участок на стекле. Никакой самодеятельности.
Наконец космонавт вкручивает тампон обратно в пробосборник — так мы обеспечиваем защиту образцов от контаминации по пути на Землю. Вакуумированный пробосборник поступает назад в лабораторию, где его вскрывают, опять-таки, под ламинаром.
Чтобы результаты исследования были корректными, необходимо сделать точно такие же исследования на контрольном тампоне. Это было обязательное требование микробиологов: второй контрольный прибор с тампоном был ввернут в такой же простерилизованный пробосборник.
Этот контрольный тампон — точно такой же, что и экспериментальный, который путешествовал на МКС и вернулся с пробами пыли, взятыми на МКС.
На Земле холостой пробосборник тоже вскрывают и исследуют. Так осуществляется внутренний контроль на предмет случайной контаминации.
Мы провели элементный анализ, то есть с помощью спектрометрии получили профиль всех элементов, содержавшихся в этих 50 миллиграммах пыли. И оказалось, что собранные образцы очень похожи на пыль тропосферы.
Причем это был смешанный аэрозоль с преобладанием морской компоненты — его главным отличием было наличие большого числа переходных металлов: цинка, марганца, железа, никеля, хрома. Конечно, эти элементы присутствует везде, но по их характерному профилю можно отличить морской аэрозоль от «сухопутного» — терригенного.
Конечно, я должен оговориться, что любой аэрозоль — смешанный, то есть в тропосферном аэрозоле всегда есть и терригенная компонента, и морская, и вулканическая, и космическая. Вопрос в том, какая из них преобладает. В образцах, собранных на станции, преобладал, с нашей точки зрения, морской аэрозоль.
На второй стадии мы провели микробиологический анализ, чтобы проверить, нет ли на внешней обшивке следов микробов, попавших туда изнутри станции. Мы исследовали рибосомальную РНК, сделали ПЦР-анализ. И каково же было наше удивление, когда в образцах пыли обнаружилась неразрушенная ДНК. В открытом космосе.
Мы наработали ампликон 16S рибосомальной РНК, секвенировали ее и сравнили с базами данных. И увидели, что у нас в пыли лежит ДНК микроорганизмов, характерных для определенных сообществ, а именно для морского бактериопланктона.
Результаты амплифицирования нуклеиновых кислот из образцов пыли, собранной с внешней поверхности МКС.
Там есть морские микобактерии, составляющие 40 процентов мирового гетеротрофного бактериопланктона, а также экстремофилы, архебактерии.
И затем все последующие годы мы проверяли эти материалы и исследовали новые пробы, чтобы убедиться в том, что мы не ошиблись. На сегодняшний день речь идет почти о двух десятках выходов в открытый космос для сбора образцов. Космонавты брали пробы в разных местах станции, с разных участков.
Мы проверили гипотезу, согласно которой это может быть контаминация из внутренней атмосферы МКС. И похоже, что гипотеза не подтвердилась.
Результаты анализа проб, сделанных прямо около выпускного клапана, опубликованы, и они отличаются от наших результатов. «Грязь», выходящая из внутренней атмосферы станции, известна и она не похожа на пробы, взятые из других точек на внешней обшивке МКС.
Мы, например, брали пробы с поверхностей, которые смотрят вперед, по направлению вектора полета станции, куда не мог попасть этот выхлоп. Проверили различные варианты контаминации — скафандры, шлюзовую камеру, но они оказались почти стерильны.
Но история на этом не закончилась. Мы посеяли полученные пробы, и, к нашему ужасу, некоторые из микроорганизмов взяли и проросли. Это означает, что в наших пробах была не просто ДНК, а жизнеспособные микроорганизмы.
Мы не стали эти данные публиковать сразу, решили поставить еще один эксперимент. На точно таком же тампоне отправили в космос камчатские бактерии-термофилы, живущие в горячих источниках. И выставили этот тампон в открытый космос без всякой защиты на год.
Наконец тампон вернулся — и оказалось, что на нем выжило больше 2 процентов камчатских термофилов! Мало того, что они выжили, но на тех участках ДНК, которые мы контролировали, не было даже точечных мутаций.
Как же бактерии смогли выжить в открытом космосе?
Мы предполагаем, что там есть микросреда: микрочастички пыли слепляются друг с другом в такой стомикронный клубок, и в нем бактерии могут не только выживать в спящем состоянии, но и вести активную репарацию точечных мутаций от космического излучения.
Этот клубок не дает жидкости в клетках испариться полностью, то есть бактерии находятся не в анабиозе или дормантном состоянии, а продолжают метаболическую активность.
Этот результат важен еще и с точки зрения эксплуатации станции: космическая пыль, прилипшая снаружи к ее обшивке, является биохимически активной средой. То есть на станцию действуют не только механические факторы и плохо предсказуемые химические реакции, протекающие с участием ионизирующего воздействия. Наружная обшивка МКС — это еще и место, где продолжают функционировать земные бактерии, и что они сделают с ней в будущем, насколько снизится срок ее эксплуатации, какими могут быть последствия, — это уже вопрос к тем, кто занимается целостностью поверхности станции.
И это важно для космонавтики в целом, в том числе для тех станций, которые появятся на орбитах Венеры, Марса и дальше.
Какая же сила, какой механизм выносит бактерии на высоту 400 километров, на высоту орбиты МКС?
Их выносит глобальная электрическая цепь. Еще в 1925 году геофизик Чарльз Вильсон высказал идею, что земную поверхность и атмосферу связывает электрический ток и молнии во время гроз — лишь одно из проявлений этого потока заряженных частиц.
Глобальная электрическая сеть
Глобальная электрическая цепь состоит из совокупности твердых и газоплазменных оболочек, объединенных непрерывностью плотности электрического тока, с грозовыми генераторами в качестве основных источников электродвижущих сил и невозмущенными областями свободной атмосферы в качестве зон возвратных токов.
Согласно гипотезе Вильсона, тропосферные грозовые генераторы обеспечивают зарядку сферического конденсатора Земля–ионосфера и определяют квазистационарное электрическое состояние невозмущенных атмосферных областей.
Таким образом, ГЭЦ объединяет геосферные оболочки в единую токовую систему, скейлинг и динамика которой определяются электрической стратификацией атмосферы, ионосферным неоднородностями, электрическими свойствами верхнего слоя океана и земной коры.
Нам хорошо известна горизонтальная компонента этой цепи в ионосфере, связанная с полярными сияниями. Известны теллурические — земные — токи.
Изучен нисходящий поток электрической цепи — ему пробивают дорогу высокоскоростные частицы галактических лучей, и вы видите в стратосфере молниевые разряды. Пролетела частица галактических лучей и создала канал, по которому заряд может стечь из ионосферы на поверхность Земли.
А в более высоких слоях атмосферы эти известные «молнии вверх» — спрайты, эльфы, гномы, они хорошо описаны.
Все эти компоненты описаны, а вот как заряд перебрасывается с поверхности Земли в ионосферу, это пока не вполне ясно, восходящие токи еще не изучены.
На сегодняшний день имеются только труды профессора Сергея Попеля из Института космических исследований, обосновавшего модель переноса аэрозолей из тропосферы в стратосферу, из стратосферы в ионосферу. Но это физические модели, чтобы проверить их, необходим маркер этого переноса.
Химические маркеры неубедительны, на изотопный анализ у нас не хватает вещества. А вот бактерии могут быть таким маркером.
То, что мы их нашли, показывает, что путем долгого путешествия в ионосфере Земли по восходящей ветви глобальной электрической цепи — не как из пушки, а двигаясь в поле годами — частицы пыли с бактериями могут быть подняты в верхний слой и достичь орбиты МКС.
Восходящий поток этой заряженной пыли непрерывно генерируется поверхностью, в частности морской средой. При генерации морских аэрозолей очень легко себе представить механизм, переносящий бактерии мирового океана в верхние слои атмосферы.
Мы исследовали пробы из Баренцева моря, из Северного Ледовитого океана и пробы с МКС и получили генетическое совпадение сиквенсов. Теперь у нас есть генетический маркер, указывающий на работу этого глобального электрического лифта.
Если микроорганизмам удалось добраться до МКС и выжить, то могут ли они отправится дальше — к другим планетам Солнечной системы?
Да, могут. Потому что они могут быть снесены частицами метеорных потоков и полететь дальше вместе с ними. Есть достаточно способов захватить земные бактерии в межпланетное пространство. Получается такая гипотеза «панспермии наоборот», анти-Аррениус: она гласит не то, что жизнь попала на Землю из космоса, а что, наоборот, Земля распространяет жизнь в космическом пространстве.
Земля как колыбель жизни непрерывно эманирует бактериальные частицы. И возможно, что вся жизнь, которую мы найдем (если найдем) на Марсе, на спутниках газовых гигантов, в конечном счете окажется земного происхождения. Мы просто не сможем строго доказать, что это не так.
Какое продолжение получат ваши эксперименты?
Теперь астробиологи получили настоящий предмет для исследования — внеземные микроорганизмы, пусть и ведущие происхождение с Земли. У ученых есть новый предмет для обсуждения: куда весь этот дисперсный материал полетит дальше?
И впереди большая работа по сбору и проверке данных. Надо ставить хорошие ловушки на МКС — механические или электрические, которые позволили бы частичкам не отскакивать при упругом соударении. Необходимо собрать в эти ловушки материал, накопить его и внимательно разобраться, насколько много в космической пыли содержится бактериальных частиц.
Есть и вторая сторона вопроса: исследование бактерий может дать и космонавтам, и будущим путешественникам на Марс новые средства антирадиационной защиты.
И это просто замечательно. Возможно, нам удастся разработать новые способы антирадиационной защиты, чтобы сделать человека менее доступным для радиационного поражения.
С новыми микробами! Самые страшные открытия 2019 года
От болезней, вызванных устойчивыми к антибиотикам микроорганизмами, ежегодно умирает до 700 тысяч человек. К середине столетия этот показатель может вырасти до десяти миллионов, отмечают эксперты ООН. Попытки строго регламентировать продажу противомикробных препаратов и ограничить их использование в сельском хозяйстве пока эффекта не принесли. Супербактерии стремительно распространяются по миру, а ученые открывают все новые микроорганизмы, против которых бессильны даже антибиотики последнего резерва.
Арктическая нечувствительность к антибиотикам
В феврале прошлого года британские, американские и китайские исследователи обнаружили у бактерий, найденных в Арктике, ген устойчивости к антибиотикам blaNDM-1. Микробы, имеющие его в своей ДНК, невосприимчивы практически ко всем бета-лактамам — наиболее многочисленной и распространенной группе антибиотиков.
Впервые blaNDM-1 описали в 2008-м в клинических условиях, в 2010 году его нашли в Индии. По оценкам авторов работы, уже через пять лет он добрался до отдаленного района Западного Шпицбергена, вероятно, вместе с перелетными птицами, зимующими на Британских островах, или людьми. По микрофлоре архипелага опасный ген, скорее всего, разнесли песцы, которые любят копаться в отбросах вблизи населенных пунктов.
Ученые отобрали образцы почвы в районе залива Конгсфьорден, выделили оттуда ДНК микробов и выявили 131 ген антибиотикорезистентности. Тридцать девять квалифицировали как автохтонные, то есть местные, только находящиеся в стрессовых условиях (например, при высоком содержании в почве тяжелых металлов). А вот остальные, судя по всему, привозные, в том числе и blaNDM-1.
Авторы работы никак не ожидали, что гены антибиотикорезистентности будут распространяться столь стремительно.
Молниеносный обмен опасными генами
Примерно тогда же немецкие, датские и бразильские микробиологи предложили возможное объяснение столь быстрого роста числа микроорганизмов, устойчивых сразу к нескольким группам антибиотиков.
В течение 34 дней рыбам Piaractus mesopotamicus, выращенным в условиях аквакультуры, давали корм с антибиотиком флорфениколом. Затем взяли образцы кишечных бактерий из пищеварительного тракта животных. Как и ожидалось, практически все микроорганизмы содержали гены, позволяющие им противостоять флорфениколу. Но оказалось, что бактерии обмениваются между собой полезными генами не с помощью плазмид — обособленных от хромосом молекул ДНК, как считалось ранее, а посредством вирусов и мобильных генетических элементов (так называемых прыгающих генов).
Исследователи отмечают, что это открытие должно серьезно скорректировать модели распространения генов антибиотикорезистентности. Скорее всего, устойчивость к противомикробным препаратам у бактерий передается намного быстрее.
Африканская бактерия со сверхспособностями
В сентябре минувшего года в Республике Конго открыли новый супермикроб — небрюшнотифозную сальмонеллу, отличающуюся повышенной устойчивостью к антибиотикам. Против этого варианта бактерии бессильны цефтриаксон и цефалоспорин — антимикробные препараты второй линии, обычно рекомендуемые для лечения тяжелых кишечных инфекций. Также сальмонелла оказалась нечувствительна к азитромицину.
Кроме того, ученые выяснили, что этот штамм потерял способность образовывать биопленки и выживать на различных питательных средах. Иными словами, он адаптировался к человеческому организму. В его ДНК не оказалось гена, кодирующего белок бактериального жгутика. Обычно иммунные клетки человека реагируют именно на него, а значит, теперь сальмонеллу сложнее обнаружить и уничтожить.
Исследователи предполагают, что суперустойчивая сальмонелла появилась в Конго не позднее 2004 года и уже успела распространиться как минимум в трех городах страны.
Новый супермикроб в сердце Европы
В октябре французские ученые сообщили, что с одним из штаммов синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa) не справился комбинированный антибиотик цефтолозан-тазобактам. Это один из препаратов последнего резерва при лечении тяжелых грамотрицательных нозокомиальных инфекций. Он может вызывать серьезные побочные эффекты, поэтому используется только в крайних случаях, когда другие средства не помогают.
Супермикроб обнаружили у французского ребенка, дважды перенесшего операцию на печени и в течение двух лет страдавшего от рецидивирующей инфекции, вызванной синегнойной палочкой. Врачи назначили цефтолозан-тазобактам. И уже через 22 дня в организме больного нашли синегнойную палочку, нечувствительную к антибиотику.
Изучив геномы нескольких десятков ее образцов, ученые установили, что антибиотикорезистентность — результат одной-единственной мутации в гене, который кодирует фермент цефалоспориназу.
С болезнью боролись 2,5 года. Выяснилось, что, обретая нечувствительность к антибиотику, синегнойная палочка теряла защиту от других лекарств. Значит, вполне вероятно победить некоторые супербактерии с помощью более старых препаратов, отмечают авторы работы.
Автор статьи Альфия Еникеева
(с.) МИА «Россия сегодня»
Как научить детей мыть руки
Старый, но не теряющий актуальности приемчик, с помощью которого можно приучить детей дошкольного и школьного возраста почаще мыть руки. Актуально сейчас, ибо зима-холода-грипп-норовирус и прочие противные штуки.
Берете три пластиковых пакета с зип-застежкой и три одинаковых куска хлеба. Первый сразу же кладете в пакет и подписываете его маркером: «Контроль». Потом вместе с ребенком щедро трогаете второй кусок — держите в руках по очереди всей семьей, немножко разминая в пальцах (но без фанатизма). Кладете во второй пакет — подписываете «Грязные руки». Потом тщательно моете руки с мылом — для пущего эффекта можно засечь 15 или 30 секунд и использовать щеточку для рук, как у хирургов (ну, вдруг у вас дома есть такая?). Вытираете руки свежим текстильным или бумажным полотенцем и мнете в руках третий кусок хлеба. Помещаете его в третий пакет — «Чистые руки». Все три вешаете в ряд где-нибудь на кухне на видном месте. Ждете пару недель. Ужасаетесь всей семьей и начинаете мыть руки с особой тщательностью.
Конечно, есть риск, что что-то пойдет не так, и плесень заведется не в том пакете, в котором нужно. Но тогда эксперимент можно повторить (попутно рассказав ребенку про важность строгости соблюдения условий для проведения научных опытов). Зато если все сразу получится — будете еще долго пугать младших домочадцев противными серо-зелеными монстрами, вырастающими от немытых рук.
P.S: Да, я в курсе про гигиеническую теорию и про то, что в детстве нужно наесться грязи. Но грязь мегаполисов — не то же самое, что грязь на природе. И лучше бы смывать ее в канализацию, а не пропускать через себя.
Составлен список живущих на МКС микробов
Полный каталог бактерий и грибков, обнаруженных внутри Международной космической станции (МКС), представлен в исследовании, опубликованном в журнале открытого доступа Microbiome. Знание состава микробных и грибковых сообществ на МКС может быть использовано для разработки мер безопасности при длительных космических миссиях.
Ученые изучали пробы, взятые в восьми местах МКС, включая смотровое окно, туалет, спортивную платформу, обеденный стол и спальные помещения, во время трех полетов в течение 14 месяцев. Выяснилось, что на станции в основном живут микробы связанные с человеком. Из бактерий наиболее заметными оказались Staphylococcus (26% от общего количества изолятов), Pantoea (23%) и Bacillus (11%).
В пробах оказалось много микроорганизмов, которые на Земле считаются оппортунистическими патогенами, т. е. не вызывают заболевания у здорового человека с крепким иммунитетом. Это Staphylococcus aureus (10% от общего числа идентифицированных изолятов), который обычно живет на коже и в дыхательных путях и Enterobacter, который связан с желудочно-кишечным трактом человека. На Земле они преобладают в местах, подвергаемых регулярной дезинфекции: спортивных залах, офисах и больницах. Это означает, что МКС аналогична искусственным средам, где микробиом формируется в результате человеческой деятельности.
Могут ли эти условно-патогенные бактерии вызывать заболевания у космонавтов на МКС, неизвестно. Это зависит от ряда факторов, включая состояние здоровья каждого человека и то, как эти микробы живут в условиях станции.
Авторы обнаружили, что в то время как грибковые сообщества были стабильны, микробные сообщества были сходными в разных местах, но со временем менялись. Образцы, взятые во время второй полетной миссии, имели большее микробное разнообразие, чем образцы, собранные во время первой и третьей миссий. Авторы предполагают, что эти временные различия могут быть связаны с различными астронавтами на борту МКС.
Как говорит Кастури Венкатесваран (Kasthuri Venkateswaran) из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL), определенные микробы во внутренних помещениях на Земле влияют на здоровье человека. Это еще более важно для космонавтов во время космического полета, поскольку их иммунитет изменен и скорее всего — не в лучшую сторону. Кроме того в космосе нельзя получить квалифицированную медицинскую помощь.
Микробы колонизировали не только наше тело, но и наш мозг?
Бактерия Lactobacillus acidophilus – типичный представитель микрофлоры кишечника
Сейчас много говорят о микробиоме человека – сообществе микроорганизмов нашего тела, обитающих в кишечнике, на коже, в половых органах. Эти многочисленные квартиранты оказывают серьезное влияние на наше здоровье, вырабатывая витамины, помогая переваривать пищу, защищая от агрессоров. Бактерии кишечника даже могут опосредовано влиять на наше настроение и поведение. Но оказывают ли подобные симбиотические микроорганизмы прямое воздействие на мозг? Другими словами, существует ли «мозговой микробиом»?
В человеческом организме «проживают» буквально килограммы микроорганизмов: считается, что девять из десяти клеток нашего тела нам не принадлежит. Однако до недавнего времени мозг считался в этом смысле «запретной территорией». Защитный гематоэнцефалический барьер работает как высокоизбирательный фильтр, препятствуя проникновению в этот важный орган не только многих химических веществ, но и бактерий и вирусов. Хотя бывают и исключения: некоторым патогенным бактериям и вирусам все же удается проникнуть в мозг, что приводит к тяжелым заболеваниям.
Так или иначе, но до недавнего времени в препаратах тканей мозга бактерий в норме не находили. Но, может быть, просто плохо смотрели, или не смогли их распознать? Пять лет назад одна из сотрудниц группы, изучавшей с помощью электронного микроскопа срезы мозга больных шизофренией, обнаружила в них странные объекты, которые лишь много позже были идентифицированы как бактерии.
На сегодня ученые из Университета Алабамы в Бирмингеме (США) обнаружили бактерии в каждом из исследованных 34 срезов мозга здоровых людей и больных шизофренией, теперь уже внимательно выискивая характерные бактериальные структуры.
Однако поверить, что в мозге обитают микроорганизмы, было трудно, так как существовала вероятность, что они могли проникнуть туда после смерти человека, но до отбора образцов мозговой ткани. Поэтому исследователи изучили мозг лабораторных мышей, изъятый сразу после смерти, и также обнаружили в нем бактерии. Зато бактерий не обнаружилось в мозге мышей, выращенных в стерильных условиях, что служит косвенным подтверждением, что микроорганизмы не проникают в образцы при их подготовке.
Тем не менее сами ученые признают, что считают свои результаты предварительными, и будут продолжать искать прямые доказательства, что обнаруженный ими феномен не является следствием загрязнения образцов на том или ином этапе работы.
Кстати сказать, в пользу существования мозгового микробиома говорит и специфическое распределение бактерий. В мозге человека они обнаруживались преимущественно возле астроцитов – звездообразных клеток, относящихся к «обслуживающему персоналу» нейронов, включая астроциты, участвующие в формировании гематоэнцефалического барьера, а также рядом с аксонами – длинными отростками нейронов, проводящими нервный импульс.
С помощью секвенирования РНК было установлено, что «мозговые» бактерии человека в основном относятся к тем же типам, что и кишечные бактерии: Firmicutes, Proteobacteria и Bacteroidetes. Как они могли попасть в мозг, можно только предполагать; не исключено, что в качестве «транспорта» они использовали нервные волокна.
Приносят ли бактерии мозгу пользу или вред, пока непонятно, но признаков воспаления или какой-то другой патологии в местах их скопления не обнаружено. Однако пока ученые не провели сравнительный анализ здоровых людей и больных шизофренией, поэтому нельзя судить, как влияют эти микроорганизмы на здоровье мозга. И если выяснится, что бактерии и здесь являются нашими обычными «сожителями», то, как полагают исследователи, они могут играть важную роль в регуляции иммунных процессов в мозговых тканях.