Международная группа ученых из США, России, Швеции и Канады обнаружила следы древних бактерий, способных выживать на протяжении полумиллиона лет в малопригодных для жизни условиях - во льдах и условиях крайне низких температур.
Специалисты полагают, что подобные микроорганизмы могут выживать и в условиях Марса в зонах вечной мерзлоты на полярных шапках планеты.
В земных условиях ученые проверяли возможность жизни микроорганизмов на глубине 10 метров в сибирских реках, Антарктике и в...
Древние сибирские города-призраки – до прихода Ермака. Любопытные сведения о древних поселениях, которые существовали в Сибири и на Алтае ещё до массового прихода сюда русских людей, почему-то обделены вниманием историков, археологов и других специалистов. Сибирь – земля не историческая?
Оценку Сибири как «земли неисторической» впервые дал один из создателей пресловутой «норманнской теории» немец на русской службе Герард Миллер. В «Истории Сибири» и «Описании Кузнецкого уезда Тобольской...
Бактерии, собранные в деревне Бир на южном побережье Великобритании, провели в открытом космосе за бортом Международной космической станции (МКС) 553 дня, и многие из них остались жизнеспособными - таким образом, микроорганизмы установили своеобразный "рекорд" выживания в открытом космосе.
Цианобактерии под условным названием OU-20 в 2008 году поместили в специальные экспериментальные емкости за бортом европейского научного модуля "Коламбус" прямо на небольших кусочках породы, взятой со скал...
Бактерии, обладающие «иммунитетом» к действию антибиотиков, могут защищать от них и своих сородичей, не обладающих собственной защитой, что может быть использовано для борьбы с устойчивыми к лекарству (антибиотикорезистентными) микроорганизмами, сообщает РИА «Новости» со ссылкой на публикацию в Nature в четверг.
Бактерии на поверхности кожи необходимы для поддержания здорового баланса кожи, доказали врачи Калифорнийского университета. На коже постоянно обитает обилие и разнообразие бактерий, но воспаление из-за их активности является нежелательным процессом.
Однако нормальные бактерии, живущие на кожной поверхности, наоборот препятствуют чрезмерному воспалению после физических повреждений, травм или раны, утверждают американские дерматологи. Врачи нашли ранее неизвестные молекулярные основы для...
Бактерии, присутствие которых во рту у человека является нормой, придают вкус таким продуктам, как вино, лук и перец, а при отсутствии бактерий значительная часть вкуса теряется, говорится в статье, опубликованной швейцарскими специалистами.
Ранее ученые выяснили, что слюна превращает некоторые не имеющие запаха пищевые компоненты в сильно пахнущие соединения, называемые тиолами, которые придают специфический вкус ряду продуктов.
В новом исследовании ученые из пищевой компании Firmenich в...
Бактерии, Сальмонелла (Salmonella), также именуемые Salmonella enteritidis, могут проникнуть в яйцо несколькими способами. Одним из распространенных способов является заражение скорлупы яйца фекальным материалом. Бактерии присутствуют в кишечниках и испражнениях зараженных людей и животных, включая куриц, и могут попасть в яйца во время насеста, когда курицы сидят на них.
Строгие меры по очистке и проверке "производителей" скорлупы были осуществлены в 1970 году, чтобы сократить...
Бактерия Deinococcus radiodurans, способная существовать в самых экстремальных условиях, могла пережить межпланетное "путешествие" и стать источником жизни на Земле, считают ученые.
Название Deinococcus radiodurans переводится с греческого и латыни как "страшная ягода, способная переносить радиацию".
Бактерию диаметром 1,5-3,5 нанометра обнаружили в 1950-х годах в ходе эксперимента по стерилизации пищи с помощью радиации: из-за этой бактерии мясо испортилось даже после высокой дозы гамма...
22.08.11 Британские и австралийские палеонтологи обнаружили окаменелые останки, возможно, самой древней бактерии на Земле - ее возраст составляет более 3,4 млрд лет, и она на 200 млн лет старше, чем предыдущая бактерия-«рекордсмен», заявляется в статье, опубликованной в журнале Nature Geosciences.
Группа ученых под руководством Дэвида Уейси (David Wacey) из университета австралийского города Кроули обнаружила останки микроорганизма в отложениях песчаника в местности под названием Стрелли Пул (Strelley Pool) в штате Восточная Австралия. Горные породы здесь образовались во время очень узкого «временного окна» - 3,6-3,4 млрд лет назад, что позволило установить возраст ископаемой бактерии.
«По крайней мере, у нас теперь есть убедительные доказательства того, что жизнь существовала уже 3,4 млрд лет назад. Наше открытие подтверждает то, что в это время существовали микроорганизмы, способные жить в условиях отсутствия кислорода», - пояснил один из участников группы Мартин Брейзер (Martin Braiser) из Оксфордского университета.
В те времена первичный океан Земли представлял собой густой «суп» из различных органических и неорганических соединений, а атмосфера состояла из смеси азота, углекислого газа, сероводорода и других газов. Примитивные живые организмы предпочитали «съедать», а не создавать органические вещества, которых было и так в достатке. По предположениям ученых, 3,5-2,5 млрд лет назад на Земле царили довольно причудливые микроорганизмы - так называемые бактерии-«экстремофилы», которые сегодня можно встретить только в самых экстремальных условиях, например, у жерла вулкана или в кипящей воде.
Уейси и его коллеги обнаружили останки одного из таких микроорганизмов, который относится к классу хемобактерий - живых существ, окисляющих соединения серы для получения энергии.
«Такие бактерии достаточно распространены и сегодня. Их можно найти в зловонных канавах, в почве, в горячих гейзерах или у источников горячей воды в океане - в общем, в любом месте, где мало кислорода и есть некоторое количество органики», - объяснил Брейзер.
Авторы работы обнаружили микроскопические останки бактерий в небольших порах в образцах песчаника, в которых они ранее обнаружили небольшие количества пирита - соединения серы и железа, конечного продукта жизнедеятельности большинства серных хемобактерий. Останки бактерий были соединены друг с другом, и их окружали небольшие кристаллы пирита.
Ученые проверили органическое происхождение обнаруженных останков хемобактерий, сравнив содержание тяжелого изотопа углерода-13 в микро-окаменелостях и в окружающей их среде. Пониженное содержание «тяжелого» углерода подтвердило их органический характер.
«Сейчас мы сравниваем нашу бактерию с другими известными микро-окаменелостями, и высоко оцениваем шансы найти и другие, более древние микроорганизмы», - подвел итог Брейзер.
Археология и история – это две науки, тесно переплетенные между собой. Археологические исследования дают возможность узнать о прошлом планеты, которое посредством истории выстраивается в хронологическом порядке. Ученые, занимающиеся такими изысканиями, постоянно стремятся найти все более и более древние формы живых существ, обитавших на Земле. Проведенные исследования показали, что бактерии – это древнейшие микроорганизмы, когда-либо населявшие планету.
Jpg" alt="древние бактерии" width="300" height="200" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/08/pervye-bakterii3-300x200..jpg 466w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px">
Эти микроорганизмы постоянно подвергаются тщательному изучению, поскольку их роль в процессе эволюции практически невозможно переоценить. Дискуссии на эту тему возникают очень часто, но в результате всегда оказывается, что бактерии проживают на планете намного дольше других существ, чему находятся многочисленные подтверждения.
Изучение древнейших бактерий
Процесс активно идет, счет исследованиям практически не ведется, и каждое новое открытие становится сенсацией для всего мира. Одним из ярчайших событий стало обнаружение серных анаэробных бактерий, существовавших 3,4 млрд лет назад в Австралии. Находка вызвала массу споров и обсуждений: в ход шли даже теории о неземном происхождении микроорганизмов.
Существуют и другие виды существ, способных просуществовать крайне долго. Хорошим примером являются отдельные группы цианобактерий, возраст которых нередко достигает 2 млрд лет. Подобные бактерии являются одной из персистентных форм жизни – существ, способных эволюционировать без существенных изменений своих организмов.
Png" alt="архейская эра" width="300" height="174" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/08/pervye-bakterii-300x174..png 759w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px">
Археологам удается находить массу уникальных останков микроорганизмов, так или иначе участвовавших в процессе эволюции. В число древнейших организмов попали ископаемые водоросли и микробы, найденные в горных породах Южной Африки: там были найдены останки и сине-зеленых водорослей, существовавших по меньшей мере 3,2 млрд лет назад. Это открытие было невероятно важным для ученого сообщества, поскольку данные микроорганизмы были морскими, что говорит о том, что водное пространство уже тогда было домом для микробов, впоследствии трансформировавшихся в водоросли, растения и живых существ.
Еще одним немаловажным этапом в изучении древнейших бактерий стало изучение групп микроорганизмов, обнаруженных при раскопках в Онтарио. Исследование остатков показало, что эти микроорганизмы существовали уже два миллиарда лет назад. Данные бактерии тоже относились к числу наиболее примитивных микроорганизмов и уже занесены в соответствующий раздел систематики.
Немалый интерес для истории представляют и не столь древние существа. Так, в центральной части Австралии были найдены останки микроорганизмов, входящих в состав многоклеточных водорослей и других растений. Возраст этих бактерий находится в пределах одного миллиарда лет. Обнаружение подобных единиц микроорганизмов стало очень важным: опираясь на их исследования, ученые могут восстанавливать хронологию эволюции прошлого и дополнять систематику.
Древнейшие бактерии существовали не только в одноклеточном виде, но и входили в состав более сложных организмов, например, зеленых водорослей, способных размножаться половым путем. Каждое открытие такого масштаба предоставляет все новые возможности в изучении живых существ, поскольку возникает разнообразие форм организмов, обитавших в природе: любая новая единица всегда добавляет очередной штрих в генетическое разнообразие живых существ.
Jpg" alt="водоросли" width="300" height="214" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/08/bakterii-i-vodorosli3-300x214..jpg 500w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px">
Окончательный переход к дифференциации многоклеточных существ произошел около 600 млн лет назад. Ученые считают, что причиной развития стало возникновение разных форм размножения и появление первых животных, в результате чего природа стала эволюционировать намного быстрее.
Классификация и строение бактерий
В процессе эволюции появилось большое количество самых разнообразных бактерий. Классификацией различных микроорганизмов занимается биологическая систематика, которая определяет:
- наименование конкретного вида микроорганизмов;
- положение в общей классификации;
- характерные признаки разных видов микроорганизмов.
Строение бактерий предполагает наличие твердой оболочки, способной сохранить форму тела и внутренности микроорганизмов. Форма оболочки является одним из главных пунктов, позволяющих классифицировать бактерии: бывают шаровидные, палочковидные, спиралеобразные и прочие формы. Также микроорганизмы оцениваются по своим размерам: самые крупные представители могут достигать 0.75 мм в длине, а габариты мельчайших измеряются долями микрометров.
Png" alt="формы бактерий" width="400" height="300" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/10/bakterii-imejut-formu-400x300..png 600w, https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/10/bakterii-imejut-formu-285x215..png 800w" sizes="(max-width: 400px) 100vw, 400px">
Наиболее продвинутые бактерии выработали жгутики, обеспечивающие движение в пространстве. Для улучшения двигательных функций отдельные вытянулись в нитчатую форму. О жгутиковых организмах можно сказать отдельно. Основное отличие между жгутиковыми простейшими и бактериями заключается в наличии ядра у первых. Кроме того, эти микроорганизмы имеют хроматофоры, позволяющие им окрашивать себя в разные цвета, приобретая тем самым сходство с различными водорослями. Главным пигментом является хлорофилл, обеспечивающий зеленый цвет существа, но нередки и случаи соединения с другими пигментами.
Поскольку внешние факторы могут стать причиной , многие из них выработали защитную функцию – образование спор. При разрушении бактерии или прекращении ее жизненного цикла споры выходят за пределы оболочки и расселяются по доступному пространству. Выработка спор для большинства бактерий стала крайне удобным механизмом, поскольку споры отлично выдерживают большую часть агрессивных воздействий, включая температурный удар, отсутствие жидкости или пищи.
Jpg" alt="споры бактерий" width="216" height="300">
Поражает воображение: счет изученных видов доходит до нескольких десятков тысяч, что составляет лишь малую часть от существовавших на Земле микроорганизмов. Определенную сложность в изучении бактерий представляет тот факт, что они находятся практически во всех многоклеточных организмах, включая водоросли, земные растения и животных.
Роль бактерий и их развития в жизни планеты
Поиск древнейших, изначальных микроорганизмов является очень проблематичным занятием. От многих видов бактерий за многие миллионы лет не остается практически ничего, и исследовать их приходится, опираясь на современные виды живых существ, что существенно усложняет систематику. Конечно, качественное оборудование и ведущие умы специалистов позволяют узнать многое, но все же иногда исследования упираются в непробиваемую стену времени. Именно поэтому счет изученных живых организмов не превышает определенного значения: для систематики недостаточно данных.
Jpg" alt="Колонии бактерий в чашке Петри" width="300" height="274" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/04/klebsiella-bakterija-300x274..jpg 580w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px">
- температурой;
- давлением;
- движением ветра;
- иными физическими и химическими процессами.
Тем не менее по отдельным древнейшим пластам ученым удается установить многие аспекты, связанные с теми или иными организмами. Имея определенные данные о бактериях, водорослях и прочих структурах, появившихся позже, можно делать выводы о самых ранних существах и дополнять систематику.
Доподлинно известно, что самые первые организмы требовали питания, поэтому употребляли в пищу органику. За прошедшие миллионы лет сменилось большое количество видов микроорганизмов, и самые стойкие впоследствии стали базисом для образования бактерий. Некоторые из них сумели практически в неизменном виде дойти до сегодняшних дней. Ключевой особенностью, обеспечившей древним микроорганизмам столь высокую живучесть, является их возможность поглощать питательные вещества практически из любых веществ – земли, воды, воздуха и т.д. Дальнейшая эволюция заставила бактерии развиваться, вследствие чего появились , питающихся за счет брожения, гниения и прочих факторов.
Jpg" alt="Брожение" width="300" height="189" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/07/Bakterii-brozhenija-300x189..jpg 599w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px">
Самые древние микроорганизмы зарождались и развивались в воде, поскольку такая среда являлась для них наиболее комфортной. Отчасти этим и объясняется многообразие различных водорослей: изначально бактерии объединялись в подобные многоклеточные структуры. Такой тенденцией характеризовалась практически вся докембрийская эра. Постепенно мельчайшие организмы объединялись в многоклеточные организмы, и со временем произошел их выход на сушу, чем и обусловлено развитие наземной природы. Именно бактериям мир может быть обязан своим развитием и постоянной эволюцией, направленной на приспособление к новым условиям в перманентно изменяющемся мире.
Заключение
Наука постоянно движется вперед, позволяя изучать все новые и новые виды организмов. В прошлом было очень много и микроорганизмов, и ученые усердно трудятся, находя все более древние свидетельства жизни тех или иных жизнеформ: останки любого микроорганизма, будь то водоросль или сложный многоклеточный организм, имеют большую ценность.
Jpg" alt="Девушка смотрит в микроскоп" width="300" height="200" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/06/opredelenie-bakterij-300x200..jpg 660w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px">
Роль этих исследований достаточно высока: в определенный момент наука сможет добраться до наиболее глубоких исторических и земных пластов, что даст возможность узнать больше о развитии природы на планете. Бактерии – это древнейшие микроорганизмы на планете, и они могут дать ключ к разгадке зарождения жизни, такое открытие станет невероятно важным для каждого человека.
В черных сланцах Западной Австралии возрастом 3,5 миллиарда лет сохранились остатки самых древних организмов, когда-либо обнаруженных на Земле. Видимые лишь под микроскопом шарики и волоконца принадлежат прокариотам – микробам, в клетке которых еще нет ядра и спираль ДНК уложена прямо в цитоплазме. Древнейшие окаменолости обнаружил в 1993 году американский палеобиолог Уильям Шопф. Вулканические и осадочные породы комплекса Пилбара, что к западу от Большой песчаной пустыни в Австралии – одни из самых старых пород на Земле. По счастливой случайности эти образования не столь сильно изменились под действием мощных геологических процессов и сохранили в прослоях остатки ранних существ.
Убедиться в том, что крохотные шарики и волоконца в прошлом были живыми организмами, оказалось трудно. Ряд мелких бусинок в горной породе может быть чем угодно: минералами, небиологической органикой, обманом зрения. Всего Шопф насчитал 11 видов окаменелостей, относящихся к прокариотам. Из них 6, по мнению ученого, – это цианобактерии, или синезеленые водоросли. Подобные виды до сих пор существуют на Земле в пресных водоемах и океанах, в горячих ключах и близ вулканов. Шопф насчитал шесть признаков, по которым подозрительные объекты в черных сланцах следует считать живыми.
В 2011 году в Канаде обнаружены окаменелые микроорганизмы, защищенные твердыми пластинами. Находка может оказаться древнейшим примером биоминерализации (образования неорганических твердых веществ в живых организмах): ее возраст оценивается в 717–812 млн лет.
Сегодня многие живые существа развили способность образовывать минеральные вещества для формирования костей, зубов, панцирей и других частей организмов. Но в неопротерозойскую эру, к которой относятся эти одноклеточные, процесс только начинался.
Одноклеточные процветали на планете до периода криогения (850-630 млн лет назад), когда Землю покрыли ледники, достигавшие, вероятно, экватора. Один из авторов находки, постдок в МТИ Фиби Коэн (Phoebe Cohen) рассказал, что найденные микроорганизмы, скорее всего, замерзли при глобальном похолодании, но как ископаемые они сохранили много информации о разнообразии жизни в неопротерозое.
Коэн и его коллега из Гарвардского университета Фрэнсис Макдональд (Francis Macdonald) обнаружили одноклеточных во время экспедиции по Юкону, когда изучили отбитый геологическим молотком кусок карбоната. Их заинтересовало наличие твердых пластин у микроорганизмов.
Ученые растворили образцы породы в слабой кислоте и рассмотрели остаток под сканирующим электронным микроскопом. На изображениях ясно видны пластины диаметром около 20 мкм, имеющие похожую на соты структуру, с торчащими по периметру шипами.
Пока не установлено точно, предком какого из современных организмов могли быть окаменелости. При ближайшем рассмотрении Коэн нашел сходство с образованиями кокколитофоров – сферических одноклеточных водорослей, живущих во всех океанах. Они образуют минерализованные пластины в вакуолях, а затем эти пластины выходят на поверхность, образуя твердое покрытие.
Зачем микроскопическим существам тратить энергию и биомассу на создание минеральных "доспехов", еще предстоит выяснить. По одной из гипотез, шипы и пластины помогали им удержаться на плаву в верхних слоях океана, куда может проникать свет.
Согласно другой гипотезе, жесткие пластинки делали микроорганизмы менее привлекательными для хищников. Но для ее доказательства не хватает свидетельств существования сложных пищевых цепочек и активных хищников в этот ранний период Земли.
В 2012 году Американские исследователи обнаружили жизнеспособное сообщество бактерий в антарктическом озере Вида, которое находится в долинах Мак-Мердо. Бактерии способны выдерживать температуру до -13,5°C и выживать в воде, которая в шесть раз солонее морской.
Профессор Кристиан Фритсен и его коллега Элисон Мюррей из Исследовательского института в Неваде (DRI) опубликовали в научном журнале PNAS результаты исследования проб воды из антарктического озера Вида. Оно находится под 20-метровым слоем льда и считается одним из самых изолированных озер в Антарктиде.
«Это исследование открывает окно в одну из самых уникальных экосистем на Земле, - отмечает Элисон Мюррей. - До этого момента практически ничего не было известно о геохимических и микробиологических процессах в неосвещенной ледяной среде. Наше исследование поможет получить представление о типах жизни, которые способны существовать в таких сложных условиях при экстремальных температурах».
Несмотря на химический состав воды, которая в больших количествах содержит водород, аммиак и нитраты, она таит в себе достаточно разнообразный состав бактерий, которые выживают без солнца. Бактерии были изолированы в озере на протяжении трех тысяч лет.
Геохимические анализы показали, что химические реакции между очень соленой водой и богатыми железом отложениями могут генерировать закись азота и молекулярный водород. Последний, в частности, может обеспечить энергию, необходимую для поддержания жизни разнообразных микробов. Другими словами, поддержание жизни осуществляется за счет химической реакции между бескислородной соленой водой и скалами.
«Если наши выводы верны, это дает совершенно новую основу для размышлений о том, как может поддерживаться жизнь в экосистемах на Земле и в других ледяных мирах во Вселенной», - отметил ведущий автор исследования Кристиан Фритсен.
Доктор биологических наук Института микробиологии РАН Сабит Абызов поясняет, что цель таких исследований - проверить, как долго могут находиться микроорганизмы в состоянии анабиоза в толще ледника для дальнейших поисков жизни в марсианских полярных шапках.
«Сначала микроорганизмы заносятся на поверхность Антарктиды, потом они замуровываются в толщу ледника и могут находиться там десятки тысяч лет. В озере Восток, которое мы изучали совместно со специалистами из Арктического и антарктического научно-исследовательского института (Санкт-Петербург), были найдены лишь те микроорганизмы, которые существуют и сегодня, но в Антарктиде много разных озер», - добавил г-н Абызов.
Интересно, что выживаемость бактерий в озере Вида под 20-метровым слоем льда при -13,5°C биологов не удивила. «Были проведены исследования, которые доказали, что микробы могут выживать при температуре до -25°C, правда, при этом все процессы в такой среде происходят очень медленно», - рассказала замдиректора Института микробиологии РАН, доктор биологических наук Елизавета Бонч-Осмоловская. При подготовке материала использовался материал СМИ Cnews и RBCdialy
