15:53 Морозолюбивые Бактерии |
 Биологи обнаружили в водах антарктического озера Вида, скрытого под километровой коркой льда на протяжении последних трех тысячелетий, несколько видов бактерий, спокойно переносящих отрицательные температуры до минус 14 градусов Цельсия, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.Считается, что подледные озера в толще ледников Арктики и Антарктиды могут скрывать в себе бактерии и другие микроорганизмы, изолированные от остальной жизни на Земле в течение нескольких тысяч лет. В последние годы ученые активно изучают образцы вод, извлеченные из таких озер, пытаясь найти организмы, способные выжить в "марсианских" условиях. Так, в 2012 году российские ученые извлекли образцы воды из антарктического озера Восток и не нашли в нем следов древних бактерий.
Почитать Невидимый, Загадочный Мир
Анализ первых образцов воды антарктического реликтового озера Восток показал, что они практически не содержат микроорганизмов, а значит, верхние слои воды в этом озере могут быть стерильны, сообщил Сергей Булат, заведующий группой криоастробиологии Лаборатории генетики эукариот Петербургского института ядерной физики.
Российским ученым в феврале 2012 года после многих лет буровых работ впервые удалось проникнуть в озеро Восток, которое в течение миллионов лет было изолировано от внешнего мира четырехкилометровой толщей льда.
Почитать Озеро Восток- "окно" в Другие Миры
Ученые надеются обнаружить в образцах реликтовые организмы, которые смогли адаптироваться к жизни в условиях вечной тьмы подледного озера.
В феврале бурение было остановлено, ученые в декабре 2012 года планируют вернуться, чтобы "выбурить" свежезамерзшую озерную воду. Однако часть озерной воды замерзла на буровом снаряде, ее ученые изучили уже сейчас.
Булат представил первые "очень предварительные" результаты анализа на конференции в Стокгольме, сообщает издание Nature News.
Российские ученые подсчитали количество микроорганизмов, оказавшихся в образцах воды, а также провели их генетический анализ. Количество микробов в озерной воде оказалось меньше 10 на миллилитр. Примерно такое количество микроорганизмов могло попасть в образцы уже в лаборатории.
При этом три из четырех типов микробов, обнаруженных в ходе генетического анализа, попали в воду из использованного при бурении силиконового масла, а четвертый оказался неизвестным, но, скорее всего, также связан с этим веществом.
Булат рассчитывает получить чистые образцы из замерзшей в скважине озерной воды, однако они попадут в Петербург не раньше мая 2013 года, когда в город вернется антарктическая экспедиция.
Ученый подчеркивает, что хотя микробы могут не оказаться в верхних слоях воды озера, они могут быть обнаружены в донных отложениях.
Ранее Булат заявлял, что в толще воды озера Восток могут обитать только абсолютно новые, не известные современной науке живые организмы, которые способны существовать при сверхвысокой концентрации кислорода.
Затерянная жизнь
Группа биологов под руководством Элисон Мюррей (Alison Murray) из Института изучения пустыни в городе Рено (США) обнаружила уникальный вид "морозоустойчивых" бактерий, изучив образцы воды, извлеченные из поверхностных слоев озера Вида в Антарктике.
Как объясняют ученые, подледное озеро Вида находится в сухих долинах Мак-Мердо, расположенных на территории земли Виктории — района Антарктиды, наиболее близкого к Новой Зеландии и Австралии. Оно было открыто в 1958 году новозеландской экспедицией из университета Веллингтона и названо в честь собаки Эрнеста Шеклтона — одного из британских исследователей Антарктиды. Озеро Вида привлекла всеобщее внимание в 2002 году, когда Эллисон и ее коллегам удалось извлечь и "оживить" бактерий из льда.
Почитать Крабы- Йети в Антарктиде
Авторы статьи сделали следующий логический шаг — они извлекли пробы воды из приповерхностных слоев воды в озере Вида и попытались найти в них живых или замороженных бактерий. Для этого ученые совершили экспедицию к озеру в 2005 году, пробурили 950 метров льда, отделяющего озеро от остального мира, и извлекли образцы воды.
Получив достаточное количество воды, ученые проанализировали ее химический состав. По их словам, вода в озере Вида не слишком благоприятна для поддержания жизни. В частности, она представляет собой крепкий рассол, внутри которого содержится много агрессивных молекул нитратов, нитритов, закиси азота и других его производных.
Тем не менее, ученые все же проверили воду на предмет присутствия бактерий. Для этого они добавили в нее особое вещество, которое подкрашивает живые клетки, соединяясь с молекулами ДНК в их цитоплазме.
Живой "морозильник"
Выяснилось, что вода Виды содержала в себе тысячи живых клеток, принадлежащих к десяткам различных семейств микробов, в том числе гаммапротеобактерий, спирохет и других классов бактерий. Ученые выделили несколько видов микробов и попытались выяснить, при какой температуре они перестанут размножаться или вырабатывать белки.
Подопечные Мюррей и ее коллег оказались настоящими "моржами" — процесс синтеза белков продолжался, хотя и крайне медленно, при температурах в районе минус 13-14 градусов Цельсия.
Открытие большого числа микробов поставило перед учеными другой вопрос — как их колонии выживали на протяжении 2,8 тысячи лет, которые они провели в полной изоляции в подледном озере. Ученые полагают, что причиной столь высокой сохранности микробных сообществ послужили низкие температуры и неблагоприятный химический состав воды, замедлившие обмен веществ в клетках до минимальных значений.
"Открытие этой экосистемы, как и наличие биологических и небиологических процессов при низких температурах, позволяет нам создать "симулятор" условий на других планетах. Он поможет нам оценить то, насколько пригодны для жизни "замороженные" планеты, где могут существовать подледные океаны", — заключают авторы статьи.
Также, основы такой морозоустойчивой жизни бактерий помогает в создание вакцин нового поколения.
Исследователи, используя методы генной инженерии, с помощью которых ученые изменяют генотип микроорганизмов для того, чтобы придать им те или иные свойства, и уже затем попытаться создать вакцину для профилактики того или иного заболевания.
Больше всего канадских исследователей, которые проводили очень интересные, с научной точки зрения, опыты с использованием генов морозоустойчивых бактерий, интересует создание новой, более эффективной и безопасной вакцины, например, от туберкулеза.
Так принципиально новый метод получения вакцин разработала группа специалистов канадского университета Виктории (University of Victoria) под руководством профессора Фрэнсиса Нано (Francis Nano).
Авторы использовали морозоустойчивые гены холодолюбивой бактерии Colwellia psychrerythraea, обитающей в Арктике за Полярным кругом. Девять важнейших генов C. psychrerythraea, контролирующих деление клеток и восстановление ДНК, заменили собой соответствующие гены бактерии Francisella novicida, родственницы болезнетворного микроорганизма F. Tularensis, который вызывает развитие туляремии — заболевания, которое поражает лимфатические узлы и сопровождается лихорадкой и интоксикацией.
В результате замены девяти генов исследователям удалось получить штаммы возбудителей, которые умирали при температуре ниже необходимой для их нормального развития. Заменив 3 гена, которые отвечают за выработку фермента, участвующего в синтезе ДНК, группа Фрэнсиса Нано смогла вырастить болезнетворные бактерии, которые погибали при температуре 33, 35 и 37 градусов Цельсия.
Затем в эксперименте с мышами модифицированные бактерии вводились в хвосты мышей, температура которых была ниже температуры всего тела. Некоторое время спустя, исследователи отметили, что микроорганизмы размножаются в четко ограниченной области и не проникают во внутренние органы, где температура выше.
Наличие микробов в коже грызунов обеспечивало защитный ответ иммунной системы. Однако, проникая во внутренние органы, бактерии погибали из-за повышения температуры среды. Привитые таким образом мыши не погибли, после того как позднее им вводили смертельной дозу обычных возбудителей туляремии.
«Теперь наша главная цель – туберкулез», – говорит Фрэнсис Нано, который планирует использовать полученные данные и опыт для создания новой противотуберкулезной вакцины. По мнению ученого, такой же подход можно применять для создания вакцин от многих других распространенных инфекций...
Бактерии "замораживают" воду?
Микробиологи из Института Макса Планка изучили молекулярные механизмы, с помощью которых бактерия, известная под названием Pseudomonas syringae, замораживает окружающую ее воду. Ученые выяснили, что структура специфичного белка на мембране бактерии, способна усиливать образование льда. Обычно чистая вода может замерзать при гораздо более низкой температуре (до -36 градусов Цельсия), что называется сверхохлаждением воды. Некоторые микроорганизмы имеют на поверхности своей мембраны белки, которые провоцируют образование кристаллов льда при температуре немного ниже точки плавления. Это необходимо для того, чтобы лед, способный повредить клетки, образовывался на относительно безопасном расстоянии. Одним из таких микроорганизмов является бактерия Pseudomonas syringae, которая часто используется для создания искусственного снега для зимних спортивных площадок. Она также играет большую роль в повреждении сельскохозяйственных культур в холодное время года, участвует в формировании облаков и осадков, и привлекает все большее внимание исследователей, как один из факторов, регулирующий круговорот воды в природе и даже климат в целом. Почитать Круговорот углерода в природе Цель исследований заключалась в выяснении того, что на самом деле происходит на границе раздела двух фаз: воды и мембранной поверхностью P.syringae. Ученые применили спектроскопию, основанную на сложении частот света, чтобы понять, как формирование водородных связей между молекулами воды и белками бактерий приводит к упорядочиванию структуры воды. Белок, который бактерии используют для замораживания окружающей их воды, называется inaZ. Он закреплен на внешней стороне клеточной мембраны и имеет активные участки, провоцирующие образование кристаллов льда. Результаты показали, что структура этих участков, которая могла бы служить своего рода шаблоном для ориентации молекул воды, не достаточна для образования льда, как предполагали ранние гипотезы, однако может играть важную роль в этом процессе. Так, гидрофильные и гидрофобные компоненты белков усиливают замерзание воды при понижении температуры. Также белковые компоненты оказались способны удалять тепло из окружающей среды. Ученые подчеркивают, что необходимы дополнительные исследования для выяснения точных молекулярных механизмов, задействованных в формировании кристаллов льда в жидкой воде. Кроме того, полученные данные остаются справедливыми только для бактерий, похожих на P.syringae, поскольку другие микроорганизмы могут использовать совершенно другие методы замораживания воды. https://lenta.ru/news/2016/04/25/sub_zero/
http://ria.ru/studies/20121127/912349142.html
http://ria.ru/studies/20121019/904365275.html
http://www.health-ua.org/news/8317.html
|
|
|
| Всего комментариев: 0 | |