Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

Такая удивительная госпожа Микробиология.

Propionicum

В далеком 1478 году в итальянском городке Ромео и Джульетты родился человек, который рано проявил себя как способный врач, оставил вклад в философии, психологии и географии, но основным его достижением считается работа «О контагии, о контагиозных болезнях и лечении», в которой он предположил живую природу агентов инфекционных заболеваний - contagium vivum. Этого человека звали Джироламо Фракасторо и с него началась история развития такой удивительной госпожи Микробиологии.

Микробиология (от греч. micros- малый, bios- жизнь, logos- учение, т.е. учение о малых формах жизни) - наука, изучающая организмы, неразличимые (невидимые) невооруженным какой-либо оптикой глазом, которые за свои микроскопические размеры называют микроорганизмы (микробы).
Предметом изучения микробиологии является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни.

Следующим после Фракасторо человеком, давшим огромный толчок этой науке, и открывшим новый, морфологический, этап в истории развития микробиологии, стал Антони ван Левенгук, в 1675г. впервые описавший простейших, а в 1683 г - основные формы бактерий. Однако несовершенство приборов (максимальное увеличение микроскопов х300) и методов изучения микромира тормозило накопление научных знаний о микроорганизмах.

После морфологического этапа наступил этап физиологический (с 1875г.)- это была эпоха Луи Пастера и Роберта Коха. Л. Пастер изучал микробиологические основы процессов брожения и гниения, способствовал развитию промышленной микробиологии, выяснял роль микроорганизмов в кругообороте веществ в природе, открыл анаэробные микроорганизмы, разработал принципы асептики, методы стерилизации, ослабления (аттенуации) вирулентности и получил некоторые вакцины (вакцинные штаммы).
Р. Кох - метод выделения чистых культур на твердых питательных средах, способы окраски бактерий анилиновыми красителями, открытие возбудителей сибирской язвы, холеры (запятой Коха), туберкулеза (палочки Коха), совершенствование техники микроскопии. Экспериментальное обоснование критериев Хенле, известные как постулаты (триада) Хенле-Коха.

Следующий этап получил название «иммунологический». В это время «поэт микробиологии» И.И.Мечников создал учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав клеточную теорию иммунитета. В дальнейшем было установлено, что наследственный и приобретенный иммунитет зависит от согласованной деятельности пяти основных систем : макрофагов, комплемента, Т- и В- лимфоцитов, интерферонов, главной системы гистосовместимости, обеспечивающих различные формы иммунного ответа. И.И.Мечникову и П.Эрлиху в 1908г. была присуждена Нобелевская премия.

12 февраля 1892г. на заседании Российской академии наук Д.И.Ивановский сообщил, что возбудителем мозаичной болезни табака является фильтрующийся вирус. Эту дату можно считать днем рождения вирусологии, а Д.И.Ивановского - ее основоположником. Впоследствии оказалось, что вирусы вызывают заболевания не только растений, но и человека, животных и даже бактерий. Однако только после установления природы гена и генетического кода вирусы были отнесены к живой природе.

Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибиотиков. В 1929г. А.Флеминг открыл пенициллин и началась эра антибиотикотерапии, приведшая к революционному прогрессу медицины. В дальнейшем выяснилось, что микробы приспосабливаются к антибиотикам, а изучение механизмов лекарственной устойчивости привело к открытию второго - внехромосомного (плазмидного) генома бактерий.

Изучение плазмид показало, что они представляют собой просто устроенные структуры, которые могут наделять бактерии дополнительными биологическими свойствами. Открытие плазмид существенно дополнило представления о формах существования жизни и возможных путях ее эволюции.

Современный молекулярно-генетический этап развития микробиологии, вирусологии и иммунологии начался во второй половине 20 века в связи с достижениями генетики и молекулярной биологии, созданием электронного микроскопа. В опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков. Использование бактерий, вирусов, а затем и плазмид в качестве объектов молекулярно-биологических и генетических исследований привело к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, лежащих в основе жизни. Выяснение принципов кодирования генетической информации в ДНК бактерий и установление универсальности генетического кода позволило лучше понимать молекулярно- генетические закономерности, свойственные более высоко организованным организмам. Расшифровка генома кишечной палочки сделала возможным конструирование и пересадку генов. К настоящему времени генная инженерия создала новые направления биотехнологии.

К задачам медицинской микробиологии можно отнести установление этиологической (причинной) роли микроорганизмов в норме и патологии, разработку методов диагностики, специфической профилактики и лечения инфекционных заболеваний, индикации (выявления) и идентификации (определения) возбудителей, бактериологический и вирусологический контроль окружающей среды, продуктов питания, соблюдения режима стерилизации и надзор за источниками инфекции в лечебных и детских учреждениях, контроль за чувствительностью микроорганизмов к антибиотикам и другим лечебным препаратам, состоянием микробиоценозов (микрофлорой) повехностей и полостей тела человека.

Существуют различные методы лабораторной диагностики инфекционных агентов, которые включают: микроскопический - определяют форму, размеры, взаиморасположение микроорганизмов, их структуру, способность окрашиваться определенными красителями.

К основным способам микроскопии можно отнести световую микроскопию (с разновидностями- иммерсионная, темнопольная, фазово-контрастная, люминесцентная и др.) и электронную микроскопию. К этим методам можно также отнести авторадиографию (изотопный метод выявления).

Микробиологический (бактериологический и вирусологический) - выделение чистой культуры и ее идентификация, биологический - заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекционного процесса на чувствительных моделях (биопроба), иммунологический (варианты - серологический, аллергологический) - используется для выявления антигенов возбудителя или антител к ним, молекулярно-генетический - ДНК- и РНК - зонды, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и многие другие.

Достижения этих наук позволили изучить фундаментальные процессы жизнедеятельности на молекулярно-генетическом уровне. Они обусловливают современное понимание сущности механизмов развития многих заболеваний и направления их более эффективного предупреждения и лечения.

Ученые узнали о новой опасности вейпинга.

Propionicum

Группа американских ученых установила, что подростки-вейперы впоследствии переходят от электронных сигарет к обычным. Кратко об исследовании сообщает EurekAlert!.

Специалисты проанализировали данные о всех курящих и парящих учениках десятых классов в десяти государственных школах Лос-Анджелеса за 2014-2015 годы. Авторы работы обратили внимание на то, что школьники-вейперы постепенно начинают курить обычные сигареты и отказываются от электронных. Среди некурящих подростков такой тенденции не наблюдалось.

Однако ученые признают, что для получения наиболее точных результатов необходимо получить больше информации. Они планируют провести исследование с другой возрастной группой, а также в других регионах.

27 июля сообщалось, что ученые из Национальной лаборатории имени Лоренса в Беркли подтвердили опасность курения электронных сигарет для здоровья. Так, при термическом разложении соединений, содержащихся в жидкости для заправки вейпов, происходит высвобождение акролеина и формальдегида, воздействующих на слизистые оболочки глаз, дыхательные пути, центральную нервную систему.

Вейпинг — это использование электронных сигарет, то есть ингаляторов. Первоначально они продавались как средство борьбы с привычкой табакокурения. Со временем вейпинг стал новой молодежной субкультурой.


Л. И. Воробьева - Пропионовокислые бактерии. Скачать бесплатно.



Автор..........................................................Л. И. Воробьева.

Название.................................Пропионовокислые бактерии.

Издательство..................................................МГУ, Москва.

Год...............................................................................1995.

Формат.........................................................................djvu.

Язык........................................................................Русский.

Размер....................................................................9,81 Мб.

Страниц........................................................................288.

ISBN..............................................................5-211-02303-2.

Для сайта https://www.facebook.com/clostridium.propionicum



В монографии обобщены результаты многолетних исследований автора, а также данные литературы об уникальной форме жизни пропионовокислых бак­терий. Автор рассказывает о сложности научных поисков, оригинальных под­ходах в изучении пропионовокислых бактерий, о большом вкладе в эту область микробиологии отечественных исследователей, открывших удивительные факты, имеющие общебиологическое значение. Представлены данные об ультраструк­турной организации пропионовокислых бактерий, их биохимии, физиологии, экологии, новые данные о генетике этих бактерий, имеющие важное значение для понимания эволюции мира живых существ.



Книга предназначена для микробиологов, биохимиков, биотехнологов и вообще всем, кому интересно.



Пропионовокислые бактерии объединены в род Propionibacterium (Orla-Jensen, 1909), который входит в состав семейства Propionibacteriaceae (Delwiche, 1957). Другой род этого семейства - Eubacterium.



В целом пропионовые бактерии характеризуют как грамполо-жнтельные, каталазоположительные, неспорообразующие, непод-Вижные, факультативно анаэробные или аэротолерантные палоч­ковидные бактерии...

Скачать бесплатно книгу "Пропионовокислые бактерии".

Clostridium propionicum.

Clostridium propionicum - была выделена и исследована в 1942 году американскими микробиологами Б.П.Кардоном и Н.А.Баркером. Результаты исследований были опубликованы 26 августа 1946 года.

Clostridium propionicum - подвижные, грамотрицательные, облигатно-анаэробные, каталазоотрицательные микроорганизмы. Клетки имеют веретенообразную форму и существуют отдельно или парами. Средний размер клеток 0,8х3,0. В старых культурах клетки значительно отличаются друг от друга по размеру и форме. Оптимальная температура развития от 28 до 37*С. Спорообразование происходит с трудом. Споры образует не более трети всех клеток. Споры имеют овальную форму.

Clostridium propionicum - способны сбраживать: аланин, треонин, серин, цистеин, а так же лактаты, пируваты и акрилаты. Сахара не сбраживают. Оптимальное pH 7,0 - 7,4. Можно выделить из почвы, морского и речного ила, гниющей травы и т.д. Так же Clostridium propionicum обитает в кишечнике человека и обнаруживается в фекалиях. При брожении образуется пропионовая и уксусная кислоты в соотношении 2:1, и CO2.

Кардон и Баркер, для выделения, использовали такую питательную среду: аланин - 1%; дрожжевой автолизат - 1%; фосфатный буфер до pH 7,0; водопроводная вода - 100 мл. Среда была инкубирована черной грязью из залива Сан-Франциско при 37*С, в полностью заполненной средой бутылке, со стеклянной пробкой. В течении 48 часов, среда стала мутной. Через 5 дней процесс закончился. После двух пересевов в той же среде, организм был выделен в чистую культуру. Выделение не составило особых трудностей. На агаре образовались линзовидные колонии , с ровными краями.

Быстрый и обильный рост чистых культур Clostridium propionicum, может быть получен на среде:аланин - 0,3%; бактопептон - 0,3%; дрожжевой экстракт - 0,4%; фосфатный буфер до pH 7,1; насыщенный раствор CaSO4 - 0,25%; цистеина гидрохлорид - 0,02%; FeSO4х7H2O - 0,001%; вода - 100мл.Рост при pH от 5,8 до 8,6. Цистеин можно заменить Na2S. Дрожжевой экстракт - сильно влияет на рост Clostridium propionicum. Пептон - стимулирует рост, но не так важен.

Вот еще одна питательная среда для выделения Clostridium propionicum:аланин - 3,000 г; пептон - 3,000 г; дрожжевой экстракт - 5,000 г; цистеина гидрохлорид - 0,300 Г; MgSO4х7H2O - 0,100 г; FeSO4х7H2O - 0,018 г; KH2PO4 1M - 5,000 мл; CaSO4 до pH 7,1 - 2,500 мл; ресазурин - 1,000 мг; вода дистиллированная - 1000 мл; рост происходит в атмосфере азота.

Аланин сбраживается по уравнению:3CH3CHNH3COOH + 2H2O = 3NH4 + 2CH3CH2COOH + CH3COOH +CO2.





Источник: https://www.facebook.com/notes/%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D0%B9-%D1%81%D0%B8%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA/clostridium-propionicum/629601337162291

Чистота в грязи: как бактерии могут заменить мыло и шампунь.

clostridium

Американский биотехнологический стартап AOBiome активно пропагандирует идею отказа от кремов, мыла, шампуней, гелей для душа и дезодорантов, да и вообще от мытья в пользу бактерий Nitrosomonas eutropha. Эти питающиеся аммиаком и любящие канализацию микроорганизмы, уверяют в компании, будучи заселенными на поверхность человеческой кожи, способны ее бережно и эффективно очистить, увлажнить и вылечить, а кроме того избавить своего хозяина от запаха пота. И в AOBiome готовы доказать это на собственном примере – отец-основатель компании не мылся уже 12 лет и прекрасно себя чувствует.

Бактерии - чистильщики

Nitrosomonas eutropha принадлежит к окисляющим аммиак бактериям (ammonia-oxidizing bacteria, AOB), на которых покоится круговорот азота в природе. Их обычным местом обитания являются почва и вода, но наибольшие их скопления наблюдаются в богатых органикой местах, например в канализационных стоках. В AOBiome предполагают, что в те далекие времена, когда человечество еще не помешалось на гигиене, AOB процветали на поверхности человеческой кожи, питаясь аммиаком, входящим в состав пота. Продукты окисления аммиака, нитрит и окись азота, и обеспечивали нашим предкам естественное очищение, дезодорирование и увлажнение кожного покрова. Кроме того, что самое важное, эти вещества защищали кожу от воспаления, заживляли раны и поддерживали ее иммунный статус.

Эту гипотезу руководство стартапа ежедневно проверяет на себе – например, один из директоров компании, Спирос Джамас (Spiros Jamas) уже в течение нескольких лет пользуется мылом лишь дважды в неделю. В остальные дни он наносит на кожу водный спрей, насыщенный миллиардами культивированных живых бактерий Nitrosomonas eutropha. Этот продукт AOBiome, получивший название «Освежающий косметический аэрозоль AO+», регулярно использует и глава правления компании Джейми Хейвуд (Jamie Heywood), который моется под душем раз или два в месяц, а шампунем пользуется всего три раза в год. Однако наибольшим экстремалом в это области является отец-основатель AOBiome, выпускник Массачусетского технологического института, инженер-химик Дэвид Уитлок (David Whitlock), который не принимал душ уже 12 лет, с тех пор, как понял, что бактерии смогут лучше него самого позаботиться о его гигиене.

И, как пишет журналистка отдела науки The New York Times Джулия Скотт (Julia Scott), в буквальном смысле на своей шкуре испытавшая последствия отказа от регулярных омовений, не зная об этом обстоятельстве личной жизни этих бизнесменов, догадаться о нем невозможно. Пожимая им руки, находясь с ними в одном помещении и беседуя с глазу на глаз, Скотт не почувствовала никаких неприятных запахов и не заметила признаков «немытости» в их внешнем виде.

Грязная голова и мягкая кожа

Скотт лично приняла участие в испытаниях AO+ и написала о своих впечатлениях и ощущениях в статье «Мой без мыла, без шампуня, но богатый бактериями гигиенический эксперимент», опубликованной в NY Times в мае 2014 года. От журналистки требовалось на месяц полностью отказаться от обычных средств гигиены и дважды в день орошать тело, лицо и голову бактериальным спреем. Каждую неделю с кожи Скотт брали соскобы для определения изменений, происходящих в микробном сообществе.

Как пишет Скотт, поначалу все шло неплохо и помимо все более грязных волос и шуток коллег, никаких особых неудобств она не испытывала. Однако где-то на второй неделе жизни с бактериями она пожалела о своем согласии на участие в эксперименте. «Люди непосвященные начали спрашивать меня, что я сделала со своими волосами, и не мудрено – они превратились в шлем из-за жировых выделений, которые продолжала производить кожа моей головы. Я спала с полотенцем на подушке, чтобы не пачкать наволочку, и обнаружила, что избегаю бывать лишний раз на людях. Боясь, что кто-нибудь почувствует запах, исходящий от моего тела, я постоянно держала руки крепко прижатыми к бокам. Друзья расходились в определении аромата моих подмышек – один, например, решил, что пахнет луком, а другой даже сравнил этот запах с запаленным косяком».

Тем временем, по мере внедрения Nitrosomonas eutropha в состав накожной микрофлоры, Скотт обратила внимание на то, что состояние ее кожи значительно улучшилось. Она стала мягче и увлажненней, а самое главное, начали проходить последствия подростковой гормональной перестройки, с которыми не могли справиться никакие другие методы ухода за кожей – расширенные поры и угревая сыпь на лице. При этом со временем негативные эффекты, первоначально досаждавшие Скотт - сомнительный запах из подмышек и грязные волосы – начали постепенно уходить. К концу эксперимента Скотт поняла, что не хочет возвращаться к привычным шампуням и кремам. В конце концов, она купила самое простое мыло и шампунь без запаха в надежде, что они не смоют сформировавшееся на ее коже благотворное бактериальное сообщество, но зря – анализ показал, что после трех горячих душей от Nitrosomonas eutropha не осталось и следа. Как пояснили в AOBiome, главным виновником произошедшего является входящий в состав шампуней лаурилсульфат натрия, но вообще все жидкие средства гигиены эффективно очищают кожу от AOB.

Эффект, о котором писала Скотт, подтвердили и результаты испытаний AO+, представленные на проходящей в эти дни в Вашингтоне 5-й Конференции Американского общества микробиологии. В слепом, плацебо-контролируемом исследования участвовали 24 волонтера, часть из которых получила бактериальный спрей, а часть, не зная об этом – плацебо. Участникам было предложено на две недели отказаться от шампуня и мыла, а вместо этого наносить на кожу лица и головы выданную им жидкость. В результате у членов группы, «мывшихся» с помощью бактерий, было зафиксировано качественное улучшение состояния кожи по сравнению с группой плацебо. Причем, чем в большей концентрации присутствовали Nitrosomonas eutropha на коже участников, тем лучше было ее состояние.

Тайная жизнь бактерий

Между тем, главной целью AOBiome является отнюдь не борьба с производителями товаров личной гигиены. В компании надеются, запустив на рынок бактериальный спрей, который в качестве косметического средства не требует долгой, сложной и дорогостоящей процедуры одобрения Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA), собрать деньги, необходимые для клинических исследований медицинского применения Nitrosomonas eutropha, в первую очередь в отношении акне (угревой сыпи) и трофических язв при диабете. Так, первоначальные результаты лабораторных исследований показали, что концентрированная форма спрея в сотни раз сокращает популяцию живущей в сальных железах кожи бактерии Propionibacterium acnes, виновной во вспышках угревой сыпи. А двухнедельное лечение с помощью AOB больных диабетом мышей вызвало ускоренное заживление появившихся у них трофических язв.

Словом, в ситуации, когда наука сосредоточилась на поисках новых антибиотиков, AOBiome сделала ставку на прямо противоположный, «пробиотический» подход к терапии, основанный на манипулировании скрытой от глаз вселенной микроорганизмов, населяющих человеческий организм. В последний год появилось много научных подтверждений определяющего влияния сообществ этих существ на различные процессы. В частности, найдены свидетельства того, что, искусственно меняя состав кишечной микрофлоры, можно лечить пищевую аллергию, ожирение, аутизм, болезнь Крона, а также рассеянный склероз, диабет 1 типа и другие заболевания аутоиммунной природы.

Взаимовыгодный симбиоз гриба и водоросли может сформироваться мгновенно.

Считается, что мутуализм (взаимовыгодный симбиоз) двух видов живых существ должен формироваться постепенно, в результате долгой коэволюции. Однако эксперименты американских биологов показали, что многие виды грибов и одноклеточных водорослей могут образовывать мутуалистические системы практически мгновенно, без предшествующего периода взаимной адаптации и без каких-либо генетических модификаций. Для этого гриб и водоросль должны оказаться в среде, где они будут друг для друга единственными источниками необходимых веществ, таких как углекислый газ и аммоний. Исследование подтвердило гипотезу «экологического соответствия», согласно которой не все существующие в природе мутуалистические системы следует трактовать как результат длительной предшествующей коэволюции.

Облигатным (обязательным) мутуализмом называют взаимовыгодные отношения между двумя видами, не способными существовать друг без друга. Принято считать, что такие отношения формируются постепенно, в ходе длительной коэволюции и взаимной адаптации, «притирки» организмов друг к другу. Несомненно, во многих случаях так оно и было (см. Н. Проворов, Е. Долгих, 2006. Метаболическая интеграция организмов в системах симбиоза).

Впрочем, далеко не все специфические взаимоотношения между организмами, наблюдаемые в природе, являются результатом долгой коэволюции. Об этом наглядно свидетельствуют случаи успешной интродукции — вселения видов в районы за пределами их естественного ареала. Вид мог миллионы лет приспосабливаться к своим соседям по экосистеме, но потом он случайно попадает в другое сообщество — и успешно встраивается в него, осваивает новые пищевые ресурсы, противостоит новым паразитам и т.д. Из этого следует, что адаптации, обеспечивающие те или иные экологические взаимодействия, которые мы обнаруживаем при изучении современных экосистем, изначально могли развиться для каких-то других целей, а затем, при смене условий, пригодиться для выполнения новых функций.

Разумеется, не всякий вид способен встроиться в новое окружение. При интродукции происходит своеобразная сортировка, в ходе которой одни пришельцы приживаются на новом месте, а другие погибают. Так или иначе, приходится признать, что целостное и взаимосвязанное сообщество может сформироваться не только за счет идущей миллионы лет коэволюционной «притирки» видов друг к другу, но и за счет подбора из числа случайных мигрантов таких видов, которые удачно дополняют друг друга и хорошо уживаются вместе. Эту идею, известную под названием ecological fitting (что можно приблизительно перевести как «экологическое соответствие» или «экологический подбор»), начиная с 1980-х годов развивает известный американский эколог Дэниел Джензен (Daniel Janzen).

Могут ли облигатно-мутуалистические системы, обычно считающиеся чем-то вроде апофеоза коэволюции, формироваться по такой же схеме, то есть без всякой коэволюции — просто за счет случайного соответствия двух случайно встретившихся видов, которые при определенных условиях оказываются неспособными жить друг без друга? Эксперименты, проведенные биологами из Гарвардского университета (США), позволяют ответить на этот вопрос утвердительно.

Авторы работали с обычными пекарскими почкующимися дрожжами Saccharomyces cerevisiae и не менее обычными одноклеточными водорослями хламидомонадами (Chlamydomonas reinhardtii). В природе эти виды в мутуалистических отношениях замечены не были. В лаборатории, однако, они вступили в неразрывную связь легко и быстро, без всякой эволюции или генетических модификаций. Для этого оказалось достаточно выращивать дрожжи и хламидомонады без доступа воздуха в среде, где глюкоза является единственным источником углерода, а нитрит калия — единственным источником азота.

Схема мутуалистических взаимоотношений дрожжей и хламидомонад довольно проста (рис. 1). Дрожжи питаются глюкозой и производят углекислый газ, необходимый хламидомонадам для фотосинтеза (использовать содержащуюся в среде глюкозу хламидомонады не умеют). Водоросли, со своей стороны, восстанавливают нитрит, переводя азот в доступную для дрожжей форму (аммоний). Таким образом, дрожжи обеспечивают хламидомонады углеродом, а хламидомонады снабжают дрожжи азотом. В таких условиях ни один из видов не может расти без другого. Это и есть облигатный мутуализм.

Авторы убедились, что мутуалистическая система благополучно растет в широком диапазоне концентраций глюкозы и нитрита, хотя в одиночку ни один из двух видов в этих условиях не выживает. Только при очень сильном снижении концентрации глюкозы или нитрита рост смешанной культуры прекращается.

Если раскупорить систему, то есть предоставить ей доступ к атмосферному CO2, получается сообщество, в котором только один из участников (дрожжи) не может жить без другого, тогда как второй участник (хламидомонады) уже не нуждается в первом для выживания. Впрочем, даже в этом случае хламидомонады лучше растут в присутствии дрожжей, чем без них (очевидно, дополнительный CO2, выделяемый дрожжами, идет им на пользу). Таким образом, система остается мутуалистической, хотя со стороны водорослей мутуализм уже не облигатный. Ни один из видов не вытесняет другой.

Если добавить в среду аммоний, получается обратная ситуация: теперь дрожжи могут жить без водорослей (и вообще не нуждаются в них), тогда как водоросли по-прежнему не могут жить без дрожжей. Это уже не мутуализм, а комменсализм (нахлебничество со стороны водорослей). В этом случае дрожжи, которые размножаются быстрее водорослей, заполняют всё жизненное пространство, доводя хламидомонады до вымирания. Авторы предполагают, что устойчивость таких асимметричных систем (в которых только один из участников сильно зависит от другого) определяется соотношением скоростей размножения. Если зависимый вид размножается быстрее, чем независимый, то сожительство двух видов может быть устойчивым; в противном случае независимый вид может полностью вытеснить своего напарника.

Авторы провели аналогичные эксперименты с другими видами хламидомонад и грибов-аскомицетов. Оказалось, что почти все виды дрожжей в данных условиях образуют облигатно-мутуалистические взаимоотношения с хламидомонадами. Правда, продуктивность (скорость роста) симбиотических комплексов оказывается разной. От чего она зависит, определить не удалось: авторы не нашли связи ни со склонностью дрожжей к кислородному дыханию или бескислородному метаболизму (брожению), ни с природными местообитаниями дрожжей, ни со скоростью размножения, ни со степенью влияния концентрации нитритов на рост дрожжей. Очевидно, дело в каких-то других особенностях изученных видов.

Одноклеточная водоросль хлорелла отказалась вступать в мутуалистические отношения с дрожжами, потому что она сама умеет питаться глюкозой и в смешанной культуре вытесняет дрожжи. Не стали образовывать облигатно-мутуалистические комплексы с водорослями дрожжи Hansenula polymorpha, потому что они сами умеют использовать нитрит в качестве источника азота. Но все же исследование показало, что самые разные виды аскомицетов и хламидомонад готовы вступить в симбиотические отношения друг с другом, попав в подходящие условия.

Из многоклеточных (точнее, образующих нитчатые гифы) аскомицетов были протестированы два классических лабораторных объекта — Neurospora crassa и Aspergillus nidulans. Оба вида умеют восстанавливать нитрит и потому не образуют облигатно-мутуалистических систем с хламидомонадами. Однако генетически модифицированные штаммы этих грибов, лишенные способности утилизировать нитрит, вступили в симбиоз с водорослями точно так же, как и дрожжи. Как выяснилось, при этом клетки хламидомонад вступают в непосредственный физический контакт с гифами грибов: под микроскопом видны гифы, обвешанные хламидомонадами, как новогодняя елка (рис. 2).

Мутуалистические взаимоотношения хламидомонад с дрожжами, по-видимому, тоже требуют установления физических контактов между клетками. Об этом свидетельствует тот факт, что систематическое встряхивание смешанной культуры дрожжей и водорослей резко замедляет рост симбиотической системы.

При помощи электронного микроскопа авторы обнаружили плотные контакты, образующиеся между клеточными стенками Aspergillus nidulans и Chlamydomonas reinhardtii, причем клеточная стенка водоросли в местах контакта становится тоньше — возможно, под действием ферментов, выделяемых грибом.

Похожие межклеточные контакты характерны для классических грибно-водорослевых симбиотических систем — лишайников. Аскомицеты в ходе своей эволюции много раз вступали в симбиоз с водорослями и цианобактериями, образуя лишайники. Лишайникообразующие группы разбросаны по всему филогенетическому дереву аскомицетов. Это значит, что такие эволюционные события происходили многократно и независимо в разных эволюционных линиях грибов (см. F. Lutzoni et al., 2001. Major fungal lineages are derived from lichen symbiotic ancestors). По-видимому, аскомицеты в целом «предрасположены» (преадаптированы) к формированию мутуалистических комплексов с одноклеточными водорослями. Эксперименты американских ученых, возможно, проливают свет на ранние стадии формирования таких комплексов.

Впрочем, не следует переоценивать сходство полученных в эксперименте мутуалистических систем с лишайниками. Хотя бы потому, что у большинства лишайников только грибной компонент не может жить в одиночку, тогда как фотосинтезирующие компоненты (одноклеточные водоросли и цианобактерии), как правило, могут прекрасно жить и без гриба. То есть лишайники не являются облигатно-мутуалистическими системами. Да и отсутствие доступа к атмосферному CO2 вряд ли является проблемой, с которой водорослям часто приходится сталкиваться в природе. Главное в обсуждаемой работе — демонстрация общего принципа. Исследование показало, что облигатный мутуализм может сложиться мгновенно, без всякой эволюции — просто за счет того, что изменившиеся условия делают виды взаимозависимыми. Разумеется, для того, чтобы из такого наспех сформированного симбиотического комплекса развилось что-то действительно сложное и высоко интегрированное, вроде лишайника, без миллионов лет коэволюции уже не обойтись.



Непобедимый антибиотик.

Ученые представили теиксобактин — антибиотик нового типа, убивающий широкий спектр грамположительных бактерий, которые стали неуязвимыми для иных препаратов. По мнению исследователей, для возникновения резистентности к новому веществу (взятому из почвенных бактерий, не поддающихся культивированию в лаборатории) понадобится как минимум несколько десятилетий. Результаты своей работы ученые представили в журнале Nature.

clostridium

Химическая основа большинства современных антибиотиков была открыта в «золотой век» препаратов этого типа (1940-е — 1960-е годы) и взята у почвенных бактерий и грибов. С тех пор как все микроорганизмы все чаще показывают резистентность к антибиотикам, на рынок выходит все меньше новых лекарств. Фармацевтические компании не хотят инвестировать в дорогостоящие препараты, которые в ближайшем будущем гарантированно станут неэффективными, а государственные органы здравоохранения не рекомендуют использовать новые антибиотики, чтобы замедлить темпы усиления сопротивляемости. Но международной группе микробиологов удалось найти новый источник антибиотиков. Они отказались от легко выращиваемых в лабораторных условиях бактерий и научились культивировать редких представителей подземной микрофлоры — с помощью устройства iChip, позволяющего выращивать клетки непосредственно в естественных условиях почвы.

Эта технология помогла ученым просканировать около 10 тысяч штаммов почвенных бактерий, экстракты из которых они проверили на золотистом стафилококке — микробе, ставшем неуязвимым к пенициллину, а зачастую и к метициллину (благодаря закрепившимся в ходе естественного отбора мутациям). Ученые обратили внимание на бактерию Elephtheria terrae: ее антибиотик (названный теиксобактином) поражает не белки других микроорганизмов, а их клеточные оболочки (точнее, липиды-прекурсоры, из которых эти клеточные оболочки создаются).

По своему принципу действия теиксобактин похож на антибиотик ванкомицин. Резистентность к ванкомицину возникла спустя 40 лет после его открытия в 1953 году — когда механизмы самозащиты бактерии от своего антибиотика каким-то образом (возможно, с помощью горизонтального переноса генов) были взяты на вооружение патогенными микробами. Теиксобактину же такая судьба не грозит: он локализуется на внешней мембране Elephtheria terrae и не требует специального механизма самозащиты. Ученые уверяют, что резистентность к теиксобактину у его жертв в обозримом будущем не сформируется — и у антибиотиков появился шанс изменить ход все более проигрышной войны с болезнетворными бактериями.

Таблица Менделеева пополнилась новыми элементами.

clostridium

В Периодическую таблицу Менделеева официально добавлены четыре новых химических элемента. Открытие совершили ученые из России, Японии и США.

Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) верифицировал элементы с атомными номерами 113, 115, 117 и 118. В предыдущий раз периодическая таблица расширялась в 2011 году: тогда были добавлены флеровий (114) и ливерморий (116).

Новые элементы, пополняющие таблицу, синтезируются искусственно: в природе встречаются химические элементы с количеством протонов в ядре (атомным номером) не выше 92 (уран).

Элементы, имеющие количество протонов в диапазоне от 93 до 100, можно получить в реакторах, а остальные — на ускорителях частиц. Полная версия таблицы включает 126 элементов, в том числе элементы 121−126, которые еще не были синтезированы.

Открытие 115-го, 117-го и 118-го элементов совершила группа российских и американских ученых из Объединенного института ядерных исследований в Дубне, Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии и Окриджской национальной лаборатории в Теннесси.

Их рабочие названия — унунпентий (Uup), унунсептий (Uus) и унуноктий (Uuo). 113-й элемент (унунтрий, Uut) был синтезирован специалистами из японского Института естественных наук (RIKEN). На выбор постоянного названия первооткрывателям элементов отводится пять месяцев, затем имя должно быть утверждено советом IUPAC.

Брожение целлюлозы.

Анаэробное разложение клетчатки большей частью наблюдается в почвах болот. Оно происходит по типу маслянокислого брожения с образованием газообразных продуктов— метана, водорода, углекислого газа, летучих жирных кислот и иногда спирта. Анаэробное разложение клетчатки происходит под действием целлюлазы различных анаэробных бактерий, которые обитают в почве, навозе, на различных растительных тканях, в рубце жвачных животных. Приведем общую, схему этого процесса:


(C6H10O5)n + H2O = nxC6H12O6

nxC6H12O6 = CH3CH2CH2COOH + CH3COOH + H2 + CO2 + X калорий

nxC6H12O6 = CH3CH2CH2COOH + CH3COOH + CO2 + CH4 + X калорий

Чтобы вызвать такой распад клетчатки в высокогорлые колбы или высокие пробирки наливают высоким слоем (30 см) одну из сред следующего состава:

1). KNH4HPO4 - 0,2%; KH2PO4 - 0,1%; CaCl2 - 0,03%; пептон - 0,1%; MgSO4 - 0,05%; CaCO3 - 0,5%; кусочки фильтровальной бумаги или вату - 2 г;

2). Среда А. А. Имшенецкого:

Мясо-пептонный бульен - 500 мл; водопроводная вода - 500 мл; CaCO3 - 2 г; кусочки фильтровальной бумаги или вату - 10 г;

После стерилизации в колбы вносят почву, ил или навоз, содержащие целлюлозные бактерии, и выдерживают 1—3 недели при 30 - 35° С. Развитие этих бактерий сопровождается интенсивным помутнением среды, пенообразованием и изменением клетчатки. Фильтровальная бумага слегка желтеет, покрывается слизью и постепенно разрушается бактериями. При активном разложении бактериями фильтровальная бумага превращается в рыхлую массу, состоящую из отдельных волокон. Это лучше удается получить при помощи обогащенных культур целлюлозо-разлагающих бактерий, полученных путем ряда последовательных пересевов их на свежую среду.

Известно, что процесс разложения клетчатки может иметь направление метанового или водородного брожения. Такой тип реакции имеет место тогда, когда посевной материал предварительно прогревается при 75°С в течение 15 мин. В данном случае культуры образуют H2 и СO2. Для того чтобы вызвать метановое брожение, нагревание посевного материала не производят. В этом случае из летучих продуктов образуются СH4 и СO2.

Элективные условия в брожении клетчатки определяются следующими факторами:

1). Клетчаткой (источник.углерода), которая может потребляться только специфичными целлюлозоразлогающими бактериями, имеющими фермент целлюлазу; 2). Анаэробиозом.

Пептон, введенный в среду в небольшом количестве, практически не нарушает элективности среды, но сильно стимулирует процесс.

В процессе брожения целлюлозы участвует бактерия Clostridium omelianskii. На рисунке показана схема спорообразования у этой бактерии: 1. Молодые клетки; 2. Клетки со спорами; 3. Споры;
Источник https://www.facebook.com/clostridium.propionicum

UDG40 omelianskii
UDG40 omelianskii0