Прямо на месте: НАСА учится опознавать микробов в космосе


Астронавт Кейт Рубинс впервые истории секвенировала геном в космосе.
Астронавт Кейт Рубинс впервые истории секвенировала геном в космосе. Но специалистам НАСА этого мало — они хотят научиться делать все необходимые для анализа ДНК процедуры прямо в космосе. Включая предварительную подготовку образцов.

Международная космическая станция — довольно чистое место, но там, где есть люди, не обходится без микробов. А когда ты живёшь внутри огромного куска металла в 400 километрах от родной планеты, вопрос «Что это за белая фигня проросла вон там, в углу?» приобретает особую остроту. Вот почему НАСА начали эксперимент «Гены в космосе — 3» (Genes in Space — 3): они хотят дать астронавтам возможность анализировать ДНК прямо на МКС — тогда члены экипажа смогут не только опознать микробов, но и диагностировать болезни и делать много других удивительных вещей. (далее…)

«Снизу постучали»: микробы могут жить глубоко под дном Марианской впадины


Образцы минерала серпентина.
Образцы минерала серпентина из грязевого вулкана на дне океана.

Изучая образцы минерала из подводного грязевого вулкана, международная группа исследователей обнаружила соединения, которые могли появиться в результате деятельности микробов. Учёные рассчитали, что теоретически жизнь может существовать на глубине 8, 10 и даже 15 километров ниже Марианской впадины. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). (далее…)

Гигантские вирусы произошли от обычных


Частица клоснеувируса (Klosneuvirus), обнаруженная в очистных сооружениях Клостернойбурга.
Частица клоснеувируса (Klosneuvirus), обнаруженная в очистных сооружениях Клостернойбурга.

В водоочистных сооружениях австрийского города Клостернойбурга (Klosterneuburg) обнаружены крупнейшие вирусы, из известных на сегодняшний день. Эта находка свидетельствует о том, что гигантские вирусы, по всей видимости, произошли не от исчезнувшей группы клеточных организмов — такая гипотеза существует, — а от вирусов обычного размера.

Большая часть вирусов по размеру гораздо мельче клеток. Кроме того, вирусы содержат лишь небольшое число генов, поскольку для репликации они используют органоиды клетки-хозяина. Некоторые вирусы, поражающие птиц, например, несут в себе всего два гена, в то время как наиболее распространённый штамм бактерии Escherichia coli содержит 4400 генов. Вирусы не способны к самостоятельному размножению, и к тому же у них отсутствует часть других признаков клеточных организмов, поэтому многие биологи не считают вирусы живыми существами. (далее…)

|

Открыта бактерия, которую можно увидеть невооружённым глазом


Бактерии <i>T. namibiensis</i>  под микроскопом. Видны включения нитратов.
Бактерии T. namibiensis под микроскопом. Видны включения нитратов.

Для изучения бактерий подходит не каждый световой микроскоп. Прокариотические клетки настолько малы, что увидеть их можно, только воспользовавшись специальным иммерсионным объективом. Последний обеспечивает большое увеличение, но требует размещения жидкости в пространстве между рассматриваемым объектом и линзой, а значит — и специальных навыков подготовки препаратов. Однако есть, как минимум, один вид бактерий, который можно увидеть невооружённым глазом. Это Thiomargarita namibiensis.

Родовое название «Thiomargarita» образовано от древнегреческого слова «theion» — сера и латинского margarita — жемчужина. Видовое название «namibiensis», означающее «из Намибии» обозначает место, где этот вид был открыт. T. namibiensis — это морские грамотрицательные кокки из класса гамма-протобактерий. (далее…)

|

Открыт возбудитель туберкулёза


Роберт Кох, микробиолог, открывший вызывающую туберкулёз микобактерию.
Роберт Кох, микробиолог, открывший вызывающую туберкулёз микобактерию.

Уже в древности люди страдали от туберкулёза. Самые ранние свидетельства существования этого заболевания датируются 5000 г. до н. э. У скелета, обнаруженного в начале XX века вблизи Гейдельберга (нем. Heidelberg), было обнаружено характерное для поздних стадий туберкулёза повреждение грудных позвонков с образованием горба.

Упоминания о туберкулёзе встречаются также в вавилонских документах, относящихся ко 2 тысячелетию до н. э., и в Ведах. Уже в те времена имелись представления о том, что это заболевание заразно, например, наличие у жены симптомов туберкулёза считалось легитимным основанием для развода.

Подробные описания клинической картины туберкулёза можно найти в трудах Гиппократа и других античных медиков, а Авиценна в своём «Каноне врачебной науки» (араб. القانون في الطب) даже называет причиной заражения «испорченный воздух», предполагая, что болезнь передаётся воздушно-капельным путём. Однако основными способами профилактики и лечения туберкулёза на протяжении многих лет оставались гигиенические мероприятия и санаторно-курортное лечение — ни знаний о возбудителе заболевания, ни эффективных медикаментов для борьбы с ним в распоряжении медиков не было. (далее…)

Марс убивает 99% известных микробов. Наверное


Учёные использовали аэростат под названием E-MIST (Exposing Microorganisms in the Stratosphere, буквально «Воздействие стратосферы на микроорганизмы»).
Учёные использовали аэростат под названием E-MIST (Exposing Microorganisms in the Stratosphere, буквально «Воздействие стратосферы на микроорганизмы»).

Астробиологов, которые ищут жизнь на Марсе, преследует общий кошмар. Что если зонд, который должен взять пробы, принесёт с собой земные бактерии и они исказят результаты или того хуже — расплодятся по всей планете? Учёные из Космического центра Кеннеди (Kennedy Space Center), Университета штата Пенсильвания (The Pennsylvania State University) и НАСА показали, что даже самые стойкие штаммы земных микроорганизмов погибают в марсианских условиях. По крайней мере, в ходе симуляции. Результаты исследования опубликованы в журнале Astrobiology. (далее…)

|

Впервые описаны микроорганизмы


Один из дошедших до наших дней микроскопов, созданных Антони ван Левенгуком.
Один из дошедших до наших дней микроскопов, созданных Антони ван Левенгуком.

Считается, что сын голландского корзинщика (по другой версии — пивовара) Филипса Тонисзона (Philips Thoniszoon) — Антони ван Левенгук (нидерл. Antoni van Leeuwenhoek) впервые заинтересовался микроскопом, увидев его в галантерейной лавке. В XVII веке микроскопы больше походили на увеличительные стёкла в оправе, но даже такие примитивные оптические приборы позволяли рассматривать объекты, недоступные человеческому глазу.

Левенгук увлёкся идеей микроскопии настолько, что освоил ремесло изготовителя линз и стал собирать микроскопы самостоятельно. До наших дней дошли 9 изготовленных им приборов, самый мощный из которых позволяет рассматривать препараты под увеличением ×275. Крошечный размер линзы (диаметром с горошину) требовал от исследователя особых навыков обращения с инструментом. Однако когда небольшие затруднения были преодолены, перед учёным-самоучкой открылся совершенно новый мир. Его населяли существа, которых Левенгук назвал «animalcule», что в приблизительном переводе с латыни означает «маленькие зверьки» или «зверюшки». Как выяснил учёный, «зверюшки» живут практически везде — в воде из канавы, в почве и даже в зубном налёте. (далее…)

Представления об амилоидных белках удалось расширить


Мейтал Ландау надеется, что сделанное её командой открытие не только расширит представления об амилоидных белках, но и приведёт к появлению новых антибиотиков.
Мейтал Ландау надеется, что сделанное её командой открытие не только расширит представления об амилоидных белках, но и приведёт к появлению новых антибиотиков.

Исследователи обнаружили уникальные амилоидные волокна, используемые чрезвычайно опасной бактерией — метициллинрезистентным золотистым стафилококком — для атак на клетки человеческого организма. В будущем это открытие может привести к появлению антибиотиков, по-новому воздействующих на бактериальные токсины.

Результаты работы, проведённой под руководством доцента Мейтал Ландау (Meytal Landau) из Израильского технологического института Технион (ивр. הטכניון — מכון טכנולוגי לישראל), были опубликованы в журнале Science.

Исследователям удалось выявить «оружие», которым пользуются бактерии вида Staphylococcus aureus. Им оказались волокна ранее неизвестного амилоидного белка. Амилоиды обычно связывают с развитием нейродегенеративных заболеваний, в частности, болезни Альцгеймера. Эти белки могут формировать чрезвычайно стабильные упорядоченные структуры, похожие на паучьи сети. Прочность конструкции помогает амилоидным белкам переносить такие условия среды, в которых обычные белки разрушаются.

Самым известным примером пагубного воздействия амилоидоподобных белков является болезнь Крейтцфельдта — Якоба, более известная как «коровье бешенство». Ландау так рассказывает о нём: «Научное сообщество было удивлено этим заболеванием. Оказалось, что оно вызывается не вирусом и не бактерией, а прионом, белком, по структуре сходным с амилоидами. Позже стало ясно, что люди заражаются коровьим бешенством именно вследствие устойчивости структуры приона. Он не разрушается ни в ходе переработки и приготовления мяса, ни в процессе пищеварения». (далее…)

Гипотеза: помогать друг другу нас заставляют бактерии


Кто знает, может, помогая другим, ты передаёшь им «микробы альтруизма»?
Кто знает, может, помогая другим, ты передаёшь им «микробы альтруизма»?

Почему люди готовы бескорыстно помогать другим и даже приносить в жертву собственное благополучие? Учёные объясняют возникновение альтруизма по-разному. Одни говорят, что на самом деле Homo Sapiens всегда просчитывают потенциальные выгоды, другие — что способные на заботу имеют больше шансов передать свои гены потомкам. Исследователи из Тель-Авивского университета (ивр. ‏אוניברסיטת תל אביב‏) выдвинули интересную гипотезу: главную роль в развитии альтруистичного поведения могли сыграть микробы. Свои соображения они изложили в журнале Nature Communications. (далее…)

В окаменелостях динозавра обнаружены новые пептиды


Brachylophosaurus canadensis
Окаменелости Brachylophosaurus canadensis, образец MOR 2598 в ходе исследования.

Современные методы микробиологических исследований позволили специалистам Университета штата Северная Каролина в Роли (North Carolina State University at Raleigh) выделить новые коллагеновые пептиды из останков утконосого динозавра, жившего на территории современной Северной Америки 80 млн лет назад, — брахилофозавра. Работа подкрепила идею о том, что некоторые органические молекулы могут сохраняться в образцах на десятки миллионов лет дольше, чем предполагалось ранее, и стала важной вехой в деле изучения окаменелостей на молекулярном уровне.

Постдокторант Елена Шрётер (Elena Schroeter) и профессор Мэри Швейцер (Mary Schweitzer) проверяли выводы работы 2009 года об обнаружении в останках динозавра Brachylophosaurus canadensis коллагена.

«С тех пор, когда были получены первые результаты, улучшились технологии масс-спектрометрии и расширилась база данных о белках. Мы хотели не только получить ответ на некоторые вопросы, касающиеся оригинальной находки, но и продемонстрировать, что можно повторно получить информативные пептидные последовательности из древних окаменелостей», — говорит Шрётер. (далее…)

Обнаружен новый механизм, защищающий бактерии от воздействия лекарств


Робин Сорг, первый автор работы, наблюдает за ходом эксперимента.
Робин Сорг, первый автор работы, наблюдает за ходом эксперимента.

Чувствительные к антибиотикам бактерии могут выжить, если рядом с ними окажется много устойчивых микроорганизмов, выделяющих вещества, деактивирующие лекарство. Новый взгляд на то, как микробное окружение может снизить эффективность антибактериальной терапии, был опубликован 27 декабря в издании PLOS Biology. Работу провела группа микробиологов из Университета Гронингена (нидерл. Rijksuniversiteit Groningen) совместно с коллегами из Сан-Диего.

Статья подытожена видеороликом, демонстрирующим главный эксперимент исследования. В нём мы можем наблюдать отмеченный зелёным флуоресцирующим белком стафилококк, экспрессирующий ген устойчивости к антибиотику хлорамфениколу (в России препарат более известен под торговым названием «Левомицетин»). Рядом со стафилококком — чёрные бактерии Streptococcus pneumoniae, не обладающие такой устойчивостью. На питательной среде, содержащей антибиотик, зелёные бактериальные клетки начинают расти и распространяться, в то время как чёрные этого не делают. Но через некоторое время и отдельные чёрные клетки приступают к делению, причём их постепенно становится больше, чем зелёных. (далее…)

Биоразнообразие почв не так велико, как считалось


Michael Strickland
Майкл Стрикленд и образец почвы.

При изучении биологического разнообразия учёные совершали ошибку, которая привела к завышенной оценке количества видов микроорганизмов в почвах. Об этом свидетельствуют данные, полученные специалистами Политехнического университета Виргинии и университета штата (Virginia Polytechnic Institute and State University, Virginia Tech).

Остатки ДНК мёртвых организмов, «реликтовая ДНК», на протяжении многих лет мешала учёным, внося ошибку в результаты вычислений микробного биоразнообразия в большую сторону на 55%. А ведь знание о разнообразии микроорганизмов в почвах имеет решающее значение для понимания глобальных экологических процессов, таких как атмосферная фиксация азота и изменения климата.

Научная группа, в которую вошёл Майкл Стрикленд (Michael Strickland), доцент кафедры биологии Политехнического университета Виргинии, провела высокоточное секвенирование для детального определения состава микроорганизмов в 31 образце почв из различных климатических зон и экосистем.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Microbiology. (далее…)

Наши тела, в основном, состоят из бактерий


Если к нам как следует присмотреться при достаточном увеличении, можно решить, что мы с вами в гораздо большей степени бактерии, чем приматы
Если к нам как следует присмотреться при достаточном увеличении, можно решить, что мы с вами в гораздо большей степени бактерии, чем приматы.

Когда Антони ван Левенгук, суконщик второй половины XVII века, ставший учёным-любителем, впервые описал микроорганизмы, многие сочли его сумасшедшим. При помощи самодельного микроскопа он исследовал каплю воды из ближайшего пруда и зубной налёт соседей по городу Делфт, Нидерланды. И стал первым, кто заглянул в густонаселённый мир, ранее недоступный человеческому глазу. Позже мы узнаем, что огромная система бактерий, археобактерий, грибов и других микроорганизмов необходима для жизни на Земле. Что мы эволюционировали из этих микробов — и вместе с ними. Но люди того времени не представляли, что делать с безумными описаниями Левенгука, его заметками о «маленьких животных», которые «плавали проворнее, чем я когда-либо видел», записями, которые легли в основу микробиологии. Три с половиной столетия спустя научный журналист Эд Йонг (Ed Yong) продолжил дело Левенгука. Своим опытом изучения микроорганизмов он поделился в книге I Contain Multitudes: The Microbes Within Us and a Grander View of Life («Множества во мне: микробы внутри нас и грандиозный взгляд на жизнь»). (далее…)

Микроб, которому нужно железо, чтобы «дышать» метаном


Биореактор
В этой установке микробы, которые с помощью железа окисляют метан в бескислородной среде.

Микроб, который «ест» как метан, так и железо: микробиологи уже давно подозревали о его существовании, но не могли найти. Исследователи Университета Неймегена (нидерл. Radboud Universiteit Nijmegen) и Института морской микробиологии Общества Макса Планка (нем. Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie) в Бремене обнаружили микроорганизм, который использует железо (Fe3+) для анаэробного окисления метана. Открытие может быть полезно в деле контроля выбросов парниковых газов. Материалы исследований опубликованы 24 октября 2016 года в журнале PNAS.

От баланса между выбросом и поглощением метана зависит глобальная эмиссия этого сильнодействующего парникового газа. Команда микробиологов и биохимиков обнаружила, что один из видов архей порядка Methanosarcinales использует железо для преобразования метана в углекислый газ. В ходе этого процесса восстановленное железо становится доступным для других микробов. Следовательно, данный микроорганизм инициирует энергетический каскад, понимание которого важно для изучения круговорота железа и метана.

У изучаемых архей есть ещё одна интересная и важная особенность. Они могут преобразовывать нитрат в аммоний, который, в свою очередь, превращается в газообразный азот и воду в ходе анаммокса — одного из ключевых процессов в круговороте азота. (далее…)