Международная группа исследователей обнаружила 12 тысяч новых видов бактерий и архей. Таким образом, общее количество известных науке микроорганизмов возросло на 44 процента, передает Tengrinews.kz со ссылкой на Science Alert.
Ученые использовали метод под названием метагеномика. Они выделяли генетический материал из окружающей среды и занимались расшифровкой ДНК.
"Что действительно отличает это исследование от предыдущих, так это экологическое разнообразие проанализированных нами образцов", - утверждают авторы исследования.
У команды был доступ к огромной базе данных, содержащей более 10 тысяч метагеномов, и 52 тысячи образцов из океанов, почвы, пещер, пресных водоемов и мусорных свалок. По мнению группы экспертов, эти результаты могут привести к открытию новых белков внутри бактерий, а они в свою очередь станут объектами последующих научных работ.
"Микробы критически важны для целого ряда экосистем, сельского хозяйства, биотоплива, а также здоровья человека. Мы надеемся, что новые геномы прольют свет на роль, которую эти организмы играют в своей естественной среде", - сказал генетик и первый автор Объединенного института генома министерства энергетики США Стивен Найфах.
Найдена бактерия, способная утилизировать пластик
Ученые обнаружили штамм бактерий, который может помочь в утилизации токсичного пластика на основе полиуретана, передает Tengrinews.kz со ссылкой на Science Alert.
Группа немецких ученых в ходе исследования обнаружила штамм бактерий, способный перерабатывать полиуретановый пластик в полностью биоразлагаемые материалы.
"При разложении пластика образуются токсичные и канцерогенные вещества, убивающие большинство бактерий, однако обнаруженный недавно штамм стоек к такому воздействию. Не сомневаемся, что это открытие станет важным шагом к утилизации полиуретановых продуктов во всем мире", - отметил член исследовательской группы из центра экологических исследований Герман Хайпипер.
Он добавил, что ученым еще предстоит проделать большую работу, прежде чем обнаруженная бактерия сможет перерабатывать пластиковые отходы в производственных масштабах. До тех пор, по его мнению, человечество обязано уменьшить количество используемого пластика, загрязняющего окружающую среду.
Ранее сообщалось, что департамент окружающей среды Нью-Йорка запретил использование и продажу пластиковых пакетов. По его данным, ежегодно жители Нью-Йорка использовали и выбрасывали более 23 миллиардов пластиковых пакетов, которые наносили непоправимый вред окружающей среде.
Также стало известно, что учащийся 10 класса интеллектуальной школы в Атырау Ермек Кенесов в процессе изучения химии полимеров изобрел новый вид строительного материала - пласткирпич.
Питающиеся воздухом бактерии захватили холодные пустыни Земли
Несколько лет назад биологи обнаружили в Антарктиде бактерии, которые питались… воздухом. Как оказалось, эти микробы живут и в других местах.
Каждое живое существо должно откуда-то получать энергию. Животные и человек получают ее из пищи, растения — из солнечного света, а бактерии могут обходиться лишь парой веществ. Так в 2017 году исследователи обнаружили в Антарктиде бактерии, которые получали энергию из очень необычного источника — из воздуха. Неприхотливые микробы могут обойтись средой, в которой есть лишь пара газовых компонентов: водород, углекислый газ и окись углерода.
Как оказалось, такие бактерии более распространены на нашей планете, чем считалось ранее. В ходе исследования, ученые обнаружили эти микробы в двух других аналогичных средах — Арктике и на Тибетском нагорье.
Ученые собрали 122 образца почвы с 14 участков трех регионов, а затем извлекли и секвенировали их ДНК. Было обнаружено два гена, которые присутствовали во всех 122 образцах в различных количествах в зависимости от уровня питательных веществ локации.
«Мы обнаружили, что места, которые суше, и в которых меньше питательных веществ, имеют больший потенциал для поддержки этого процесса [развития и питания бактерий воздухом]", — говорят авторы работы.
Команда говорит, что это исследование дает намного больше, чем простое открытие новых бактерий. Оно может повлиять на наше понимание углеродного бюджета планеты, благодаря обнаружению ранее неизвестного источника углерода. Также оно предполагает, что жизнь может спокойно существовать в более суровых условиях, чем мы думали.
Ученые случайно открыли бактерии, поедающие металл
Микробиологи Калифорнийского технологического института обнаружили необычные бактерии, питающиеся марганцем. Примечательно, что их существование было предсказано более века назад.
Исследование показало, что бактерии используют марганец для преобразования СО2 в биомассу. Данный процесс носит название хемосинтеза. Ранее ученым уже было известно о существовании бактерий и грибов, способных окислять марганец или лишать его электронов. На этом основании они предположили, что могут существовать и неизвестные микробы, использующие данный процесс для своего роста.
Один из участников исследований профессор Джаред Ледбиттер обнаружил хемосинтезирующие бактерии на стеклянной банке, которую он забыл помыть перед отъездом, после чего она пролежала в течение нескольких месяцев до его возвращения.
Внимание Ледбиттера привлек необычный черный налет на банке, который оказался окисью марганца, произведенной неизвестными бактериями, которые, по всей видимости, попали на ее поверхность с водопроводной водой.
Марганец – один из наиболее распространенных на Земле химических элементов. Оксиды марганца (MnO2) представляют собой темное комковатое вещество, которое встречается в почвенных отложениях, а также в водораспределительных системах.
Результаты исследований помогут понять процесс формирования особых марганцевых образований – конкреций, которыми покрыта значительная часть морского дна. Эти сферические образования, иногда достигающие размера грейпфрута, были впервые описаны в 70-х годах XIX века. В последние годы горнодобывающие компании разрабатывают планы их добычи, поскольку они могут содержать редкие металлы.
Патогенные бактерии на зубах создают защитный барьер
В новом исследовании, опубликованном в журнале PNAS, ученые из Университета Пенсильвании (University of Pennsylvania) обнаружили, что патогенные бактерии, ответственные за разрушение зубов, скрываются под сахарами и другими бактериями в виде короны, которая помогает им уклоняться от противомикробных препаратов и концентрировать вредные для зубов кислоты.
Изучение бактерий в чашке Петри или пробирке дало представление о том, как они функционируют и, в некоторых случаях, способствуют заболеванию. Но этот метод упускает важные детали о том, как бактерии действуют в реальном мире. Используя трансляционный метод, исследователи изобразили бактерии, которые вызывают разрушение зубов в трех измерениях в их естественной среде. Это так называемая липкая биопленка, известная как зубной налет, образовавшаяся в кариозных полостях.
Ученые обнаружили, что Streptococcus mutans, основной вид бактерий, ответственный за разрушение зубов, заключен в защитное многослойное сообщество других бактерий и полимеров, образующих уникальную пространственную организацию. Исследователи использовали комбинацию конфокальной и сканирующей электронной микроскопии сверхвысокого разрешения с вычислительным анализом для анализа расположения S. mutans и других микроорганизмов из неповрежденной биопленки на зубах. Эти методы позволили команде исследовать биопленку слой за слоем, получая трехмерную картину конкретных архитектур. Исследователи обнаружили, что S. mutans в зубном налете чаще всего появлялся особым образом: располагался насыпью на поверхности зуба. В то время как S. mutans сформировал внутреннее ядро круглой архитектуры, другие комменсальные бактерии, такие как S.ralis, образовывали дополнительные внешние слои, точно расположенные в виде короны. Поддерживанием и разделением этих слоев служил внеклеточный каркас, изготовленный из сахаров, продуцируемых S. mutans, которые эффективно инкапсулировали и защищали вызывающие заболевания бактерии.
Чтобы узнать больше о том, как структура влияет на функцию биопленки, исследовательская группа попыталась воссоздать естественные образования бляшек на поверхности, похожей на зуб, в лаборатории, используя S. mutans, S.ralis и раствор сахара. Ученые успешно вырастили грушевидную архитектуру, а затем измерили уровни кислоты и связанной с ними деминерализации. Исследователи обнаружили, что округлые участки идеально соответствуют деминерализованным и высоким уровням кислотности на поверхности эмали. Это отражает то, что клиницисты видят, когда обнаруживают кариес: акцентированные области декальцинации, известные как белые пятна. Куполообразная структура могла бы объяснить, как начинают возникать кариозные полости.
Авторы другого исследования утверждают, что обычно используемая жидкость для полоскания рта может повредить зубы.
Перед применением советов и рекомендаций, изложенных на сайте Мedical Insider, обязательно проконсультируйтесь с врачом.
Найдены бактерии, которые едят ядовитый газ и живут в кипящих источниках на дне моря
В отличие от животных, которые переваривают только белки, углеводы и жиры, микроорганизмы также питаются множеством других органических соединений. Даже природный газ не останавливает их. Исследователи из Бремена обнаружили в глубоком море, в кипящем источнике, микроб, который питается этаном, который с долей до 15% является вторым наиболее распространенным компонентом природных газов. А еще является достаточно токсичным газом с четвертым классом опасности. Об открытии сообщает журнал Американского общества микробиологии.
Исследовательская группа во главе с Гюнтером Вегенером из Института морской микробиологии имени Макса Планка в сотрудничестве с исследователями из других институтов обнаружили неизвестный ранее микроб на дне бассейна Гуаймас на глубине 2 000 м в Калифорнийском заливе.
Гюнтер Вегенер из Института морской микробиологии имени Макса Планка
Некоторые компоненты природного газа, такие как пропан или бутан, разрушаются под воздействием бактерий. Однако для разложения основных компонентов природного газа — метана и этана — в соответствии с современным состоянием исследований необходимы два разных типа организмов, которые образуют так называемый консорциум: археи, которые разлагают природный газ, и бактерии, которые соединяют электроны, высвобождаемые в процессе в сульфат, одно из богатейших соединений в океане. Изучение биохимических процессов в консорциумах в лабораториях до сих пор было чрезвычайно сложным: эти организмы растут очень медленно и делятся только каждые несколько месяцев. Таким образом, доступной биомассы всегда было мало.
Так выглядит новая бактерия. Этот новый обнаруженный консорциум растет гораздо быстрее. Клетки удваиваются каждую неделю
Недавно обнаруженные археи были названы Ethanoperedens thermophilum, что означает «теплолюбивый едок этана». Его партнерские бактерии знакомы с другими консорциумами. Так ученые нашли генные последовательности этих архей во многих глубоководных жерлах. И теперь наконец-то поняли их функцию.
Исследователи также обнаружили еще кое-что: деградация этана этим микробом обратима. Таким образом, родственники Ethanoperedens могли производить этан из углекислого газа. Это очень интересно для биотехнологических открытий. Команда Вегенера сейчас ищет такие организмы. Кроме того, в сотрудничестве с коллегами они стремятся превратить микробы, производящие метан, в производителей этана.
Таким образом, эти микробы имеют большое значение для глобального углеродного цикла и повышения концентрации углекислого газа в атмосфере двумя способами: с одной стороны, они используют этан в глубоком море и таким образом предотвращают попадание этого газа в атмосферу. С другой стороны, они могли бы предложить решение для промышленности по сокращению выбросов углекислого газа.
Ученые удивлены результатами исследования бактерий, поглощающих метан
Согласно последним исследованиям, вечная мерзлота, оттаивая, не всегда способствует росту метановых выбросов в атмосферу. Ученые спорадически выбрали для анализа одно из арктических озер и установили, что значительная доля метана в нем поглощается организмами.
Таяние вечной мерзлоты приводит к изменениям ландшафта в приарктических областях, в том числе — к образованию болот и термокарстовых озер. Кроме того, в составе многолетних пород идет разложение органики, выделяется метан, что способствует глобальному потеплению.
Ученых особенно интересует метан, производимый живыми организмами, преимущественно бактериями, обитающими у дна термокарстовых озер приарктической зоны.
По словам одного из авторов исследования Никиты Тананаева, одна из гипотез гласит: в придонной зоне озера выделяется метан, далее он поднимается к поверхности, и часть его «поедают» особые бактерии, часть же поступает в слои атмосферы.
Для проверки этой версии исследователи провели измерения концентраций газов, изотопного состава водорода и углерода в метановых выделениях и CO2, а также исследовали виды организмов, потребляющих либо выделяющих метан. Далее ученые сопоставили реальные показатели и результаты моделирования. Выяснилось, что в атмосферу поступает лишь метан, образуемый микроорганизмами в верхних слоях озерной воды.
Ученым еще предстоит детально выяснить, является ли это частным случаем конкретного водоема или общим правилом. Пока только ясно, что глобальное потепление и выделение метана находятся в более сложной связи, чем предполагалось.
Найдены питающиеся марганцем бактерии
Американские микробиологи открыли сразу два новых вида бактерий, которые могут получать энергию, окисляя марганец — причём совершенно случайно.
Как известно, первые микробы, которые могут поглощать простые неорганические химические вещества и извлекать из них энергию, возникли примерно 3,9−3,65 миллиарда лет назад, буквально сразу после того, как на Земле появились необходимые для зарождения жизни условия. Для производства сложной органики эти организмы научились использовать разные вещества, начиная с водорода и заканчивая солями железа и соединениями серы. Благодаря деятельности подобных организмов образовались многие горные породы, которые используют для добычи полезных ископаемых — в частности, залежи пирита.
Исследователи из Калифорнийского технологического института (США) проводили рядовые эксперименты с солями марганца и случайно открыли новые виды микробов. После опытов учёные залили грязную пробирку с порошком карбоната марганца на стенках обычной водопроводной водой. Спустя несколько недель они, видимо, вспомнили о пробирке и заметили, что светлый порошок исчез, а стекло покрылось чёрным налётом неизвестного происхождения. Изучив его состав, американцы обнаружили, что он состоит из порошка двуокиси марганца, который никак не мог возникнуть сам по себе.
Это заставило специалистов предположить, что в водопроводной воде есть микробы, которые могут использовать марганец в качестве источника энергии. Теорию проверили, заполнив чистые сосуды раствором карбоната марганца и налив в них воду, а также жидкости, которые остались на дне первой пробирки. В обоих случаях на дне сосудов сформировался слой из чёрного порошка, который состоял из диоксида марганца, что подтвердило предположения. Вдобавок учёные дополнительно проверили это, используя молекулы карбоната марганца, помеченные углеродом-13.
Из водопроводной воды удалось выделить сразу два штамма бактерий, которые могут превращать соли марганца в его двуокись, используя для этого углекислый газ. Открытие интересно не только с научной, но и с практической точки зрения: отвечающие за окисление марганца гены помогут химикам создать более эффективные катализаторы, а микроорганизмы можно использовать в качестве одного из компонентов водоочистных сооружений. Микроорганизмы могут быть связаны с формированием так называемых железомарганцевых конкреций — сферических образований из железа и марганца, которые в огромном количестве залегают на дне Мирового океана.
Бактерии помогли добыть ценные металлы в космосе
Эксперименты, проведенные учеными на борту Международной космической станции, показали, что определенные виды бактерий в условиях невесомости могут извлекать ценные элементы из горных пород Луны и Марса. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications, передает РИА Новости.
Редкоземельные элементы (РЗЭ) и их соединения, обладающие уникальными магнитными и каталитическими свойствами, — важные компоненты электроники и промышленного оборудования. Они неизбежно потребуются людям при освоении других планет, однако доставлять металлы с Земли вряд ли будет возможно.
Поэтому ученые ищут эффективные и простые способы добычи РЗЭ на месте. На Земле для извлечения из пород редких земель, золота и меди часто используют микроорганизмы. Это так называемый способ биодобычи. Но до сих пор было неизвестно, смогут ли микробы сохранять свою активность в условиях низкой или нулевой гравитации.
Чтобы проверить это, британские ученые из Эдинбургского университета сконструировали так называемые реакторы для биоразработки — небольшие устройства, в которых поддерживаются условия, характерные для Луны и Марса.
Восемнадцать таких устройств, с помещенными в бактериальную жидкость кусочками базальта — обычной породы этих планет — доставили в июле 2019 года на МКС, где в течение трех недель проводили эксперимент под названием BioRock.
В ходе эксперимента ученые оценивали эффективность экстракции тремя видами бактерий — Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis и Cupriavidus Metallidurans, четырнадцати редкоземельных элементов из базальта. Параллельные эксперименты с теми же микроорганизмами проводили на Земле в условиях нормальной гравитации.
Исследователи обнаружили, что один вид, S. desiccabilis сохранил высокую эффективность экстракции — около 70 процентов для церия и неодима — при всех трех гравитационных условиях — земных, марсианских и полной невесомости. Показатели двух других видов были ниже.
"Наши эксперименты подтверждают научную и техническую осуществимость биодобычи элементарных ресурсов в космосе, которая потенциально может поддержать присутствие человека в Солнечной системе, — приводятся в пресс-релизе Эдинбургского университета слова руководителя исследования профессора Чарльза Кокелла (Charles Cockell) из Школы физики и астрономии. — Строительство роботизированных и обслуживаемых людьми рудников в районе Океана Бурь на Луне, где есть породы с повышенными концентрациями редкоземельных элементов, могло бы стать одним из плодотворных направлений научного и экономического развития человечества за пределами Земли".
Авторы считают, что бактерии в космосе можно использовать не только для добычи полезных ископаемых, но и для разложения горных пород с образованием почвы и последующим выращиванием на ней сельскохозяйственных культур или для обеспечения необходимым минеральным сырьем систем, производящих воздух и воду.
"Микроорганизмы очень разнообразны, и по мере того, как мы перемещаемся в космос, их можно использовать для выполнения разнообразных задач. Биодобыча — лишь потенциально одна из них", — говорит еще один автор исследования Роза Сантомартино (Rosa Santomartino), научный сотрудник Школы физики и астрономии.
Ученые надеются, что результаты первых экспериментов проложат путь к новым технологиям, которые помогут людям основать поселения и существовать в далеких мирах.
Глубоко в недрах Земли обнаружены живые бактерии: из океана в космос
Глубоко под дном Тихого океана было обнаружено удивительное количество бактерий, адаптировавшихся к жизни в чрезвычайно тяжелых условиях. Может, и для Марса еще не все потеряно?
Согласно новой статье, опубликованной на этой неделе в Communications Biology, древние вулканические породы под тихоокеанским морским дном обеспечивают среду обитания для плотных скоплений микробных сообществ. Микробы были найдены на глубине 100 метров под морским дном, в трещинах древних, богатых глиной вулканических пород.
«Жизнь найдет дом практически в каждой щели», — пояснила Дженнифер Биддл, доцент Университета штата Делавэр, в интервью порталу Gizmodo. «Предыдущие статьи за последние 20 лет намекали на возможность того, что в трещинах океанической коры может существовать множество микробов. Но эта статья хороша тем, что она фактически является первым свидетельством присутствия активных микробов в этих конкретных породах, а просто следов их жизнедеятельности или окаменелостей».
Подземные микробы находили и раньше. Например, в 2006 году ученые обнаружили бактерии почти в 2 километрах от поверхности Земли, а в 2018 году исследователи выделили фотосинтезирующие бактерии в пробах заброшенной шахты в Испании, взятых на огромной глубине. В конце прошлого месяца также была опубликована статья, описывающая микробные сообщества, живущие на глубине примерно 792 метров под морским дном.
Что делает новое открытие особенным, так это сами живые микробы, извлеченные из древних вулканических пород возрастом от 13,5 миллионов до 104 миллионов лет. Образцы были собраны командой из Токийского университета с помощью подводного бурения. Йохей Сузуки, автор проекта, отмечает, что у колоний бактерий наблюдалась удивительная плотность: она достигала 10 000 000 000 клеток на кубический сантиметр — примерно такая же плотность бактерий у нас в кишечнике. Для сравнения, на морском дне плотность бактерий составляет всего 100 клеток на кубический сантиметр.
Почему это так важно? Команда из Токийского университета скоро будет сотрудничать с NASA над проектом, который позволит привезти на Землю несколько образцов грунта. Возможно ученым удастся обнаружить следы жизнедеятельности организмов — и как знать, быть может многие из них все так же обитают глубоко в недрах планеты?
Ученые доказали, что земные бактерии могут жить в атмосфере из водорода
Земные бактерии и дрожжи могут нормально существовать в атмосфере как на Юпитере или на других газовых гигантах, определили ученые из Массачусетского технологического института (Бостон, США). Результаты их исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Астробиологи исследовали обычную кишечную палочку и некоторые виды дрожжей. В результате эксперимента астробиологи зафиксировали быстрое приспособление кишечной палочки и дрожжей к бескислородной полностью водородной атмосфере. Микроорганизмы снизили метаболизм и скорость размножения, но сохранили их на уровне, позволяющем существовать длительное время и успешно размножаться.
Исследователи отмечают, что на реальных планетах воздух кроме водорода будет содержать и другие вещества, но в любом случае результаты эксперимента доказывают, что микроорганизмы могут жить и даже развиваться в экстремальных условиях, подобных инопланетным. Ученые полагают, что атмосферы таких типов как на Юпитере характерны не только для газовых гигантов, но и для суперземель и крупных каменистых планет за пределами Солнечной системы.
По словам ученых, до настоящего времени никто из исследователей не проверял способность бактерий и прочих микроорганизмов существовать в полностью водородной среде, хотя микромы метаногены, которые способны жить в атмосфере, состоящей из 80% смеси водорода с углекислым газом, ученым были известны и ранее.
Сейчас ученые, поняв, что микроорганизмы могут существовать в столь экстремальных условиях, пытаются найти способ, каким образом можно обнаружить на дальних планетах следы подобной жизни.
