Ученые СПбГУ открыли первое семейство внеклеточных риккетсиеподобных бактерий
Как жена Геракла
Исследование опубликовано в журнале ISME Journal.
К семейству Deianiraeaceae, ставшему четвертым в порядке Rickettsiales, относится на данный момент одна бактерия, которую удалось обнаружить живой, — Deianiraea. Все известные ранее представители семейств риккетсиеподобных бактерий являются исключительно внутриклеточными специализированными паразитами, тогда как Deianiraea не только атакует жертву извне, но и проводит всю свою жизнь, не проникая в организм хозяина. Deianiraea паразитирует на инфузориях-туфельках Paramecium: бактерия, как хищник, нападает на инфузорию и размножается на ее поверхности, забирая ресурсы жертвы и в итоге умерщвляя ее.
Название бактерии Deianiraea было выбрано неслучайно: оно отсылает к мифу о Деянире, жене Геракла. По легенде, Деяниру пытался похитить кентавр Несс, однако Геракл убил его, пронзив стрелой с ядом Лернейской гидры. Умирая и желая отомстить, Несс попросил Деяниру собрать его кровь: якобы с ее помощью она навсегда сможет сохранить любовь своего мужа.
Однажды до Деяниры дошел слух, будто бы Геракл увлекся другой женщиной. Испугавшись, она отправила ему хитон, смоченный в крови Несса. Одеяние, отравленное ядом гидры, сохранившимся в крови кентавра, убило Геракла. «Так и бактерия Deianiraea убивает инфузорию, полностью покрывая клетку будто бы отравленной туникой», — отмечает один из участников исследования, кандидат биологических наук, профессор кафедры микробиологии СПбГУ Алексей Потехин.
Хищница из микромира
Обнаружили новую бактерию по счастливой случайности: один из соавторов исследования, ведущий специалист ресурсного центра «Культивирование микроорганизмов» Научного парка СПбГУ Наталья Лебедева, находясь в поездке на Кипре, взяла пробу воды из впадавшего в море водостока в Ларнаке. Изучив в лаборатории состав пробы, ученые обнаружили, что в ней содержится большое количество инфузорий-туфелек. Наблюдая за ними некоторое время, исследователи заметили, что инфузории теряют реснички, с помощью которых передвигаются и питаются, и затем гибнут.
Другие инфузории, подсаженные в ту же среду, вскоре также погибали. При ближайшем рассмотрении пострадавших инфузорий обнаружилось, что они облеплены слоем бактерий — на тот момент неизвестных науке.
«Новые семейства у бактерий в наши дни открывают редко. Это всегда серьезная находка, к какой бы группе это семейство ни принадлежало. В данном случае новое семейство обнаружено в очень хорошо изученной группе — порядке Rickettsiales. Ранее в разных образцах удавалось обнаружить только нуклеотидные последовательности, кусочки ДНК бактерий, которые относили к риккетсиеподобным, но их не удавалось встроить в существующую систему семейств порядка. Впервые мы обнаружили именно живую бактерию, и молекулярно-филогенетический анализ позволил все ранее разрозненные веточки сгруппировать вокруг некоего центра. Так удалось выделить новое семейство — Deianiraeaceae. Можно сказать, нам повезло», — рассказывает Алексей Потехин.
Сильная и почти независимая
Deianiraea, в отличие от других риккетсиеподобных, не только способна реплицироваться, то есть делиться вне клетки, но и поддерживать свою жизнедеятельность с меньшей зависимостью от хозяина.
«У Deianiraea, по сравнению со всеми другими риккетсиеподобными бактериями, очень большие способности к синтезу аминокислот: она может сама синтезировать 16 аминокислот, в том числе восемь таких, которые другие представители порядка производить не способны. Из 20 необходимых аминокислот 16 — уже практически полноценный набор. Оставшиеся она, скорее всего, все-таки берет у своих жертв, но этого мы наверняка не знаем. Также Deianiraea способна синтезировать нуклеотиды: другие риккетсии этим не занимаются, поскольку получают их от хозяина», — уточняет биолог.
Еще одна особенность Deianiraea в том, что она имеет несколько систем секреции: у бактерий они позволяют секретировать белки, в том числе для взаимодействия с другими клетками. Deianiraea обладает системой для взаимодействия с другими бактериями и системой секреции четвертого типа, которая, как предполагают ученые, позволяет ей наладить контакт с инфузорией. На данный момент исследователями не установлено, как именно это взаимодействие происходит и что бактерия может получать от инфузории или других организмов-хозяев.
Родственница митохондрий
Представители трех ранее известных семейств порядка Rickettsiales — различные внутриклеточные симбионты и паразиты эукариот, в том числе возбудители заболеваний животных и человека (например, сыпного тифа). Считается, что риккетсиеподобные имеют общего предка с бактерией, от которой произошли митохондрии. В клетках человеческого (и любого другого эукариотического) организма митохондрии отвечают за синтез АТФ, то есть энергетический обмен клетки. Появление среди Rickettsiales новой — внеклеточной — бактерии Deianiraea позволяет предположить, что эволюционный путь современных митохондрий мог отличаться от того, каким его принято считать.
«Эволюция всегда при возможности идет в сторону экономии, уменьшения количества функций: все ненужное отсекается и не восстанавливается. Ранее считалось, что общий предок всех риккетсиеподобных бактерий был уже специализированным внутриклеточным паразитом с сильно усеченными способностями к биосинтезу, то есть не мог синтезировать массу незаменимых веществ, получая их от хозяина, и всегда поддерживался и воспроизводился только в клетках организма хозяина.
Результаты нашего исследования позволяют достаточно уверенно утверждать, что последний общий предок всех риккетсиеподобных бактерий вел внеклеточный образ жизни, обитал в воде, имел жгутик и был метаболически самодостаточен, хотя, вероятно, при этом уже имел клеточные системы, позволяющие взаимодействовать с другими клетками, и мог паразитировать на них. Затем в нескольких эволюционных линиях его потомков, приведших к появлению современных семейств порядка Rickettsiales, независимо возникла приспособленность уже к внутриклеточному паразитизму. Обнаружение Deianiraea заставляет вернуться к вопросу о том, когда бактерии — предки митохондрий смогли поселиться в клетках — предках современных эукариот и какими именно особенностями могли обладать эти предковые формы», — заключает ученый.
Микробиологи СПбГУ и Италии открыли новый вид бактерий-паразитов
1417
Добавить в закладки
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета
совместно с коллегами из Италии обнаружили и описали ранее
неизвестный вид бактерий-паразитов из нового семейства порядка
Rickettsiales, которые паразитируют на инфузориях.
Об этом ТАСС
рассказал профессор кафедры микробиологии СПбГУ Алексей Потехин.
Бактерии порядка Rickettsiales вызывают многие опасные инфекционные заболевания, такие как сыпной тиф или пятнистая лихорадка Скалистых гор. До настоящего времени считалось, что эти микроорганизмы живут, паразитируя исключительно внутри клеток, однако сейчас ученым из России и Италии удалось описать новый вид, который нападает на клетку и размножается за счет ее ресурсов снаружи, не вторгаясь внутрь.
Обнаружить бактерию помогли пробы воды, отобранные на Кипре
ведущим специалистом ресурсного центра «Культивирование
микроорганизмов» Научного парка СПбГУ Натальей Лебедевой.
Изучив
в лаборатории состав пробы, ученые обнаружили, что в ней
содержится большое количество инфузорий-туфелек. Наблюдая за ними
некоторое время, исследователи заметили, что инфузории теряют
реснички, с помощью которых передвигаются и питаются, а затем
гибнут. При ближайшем рассмотрении пострадавших инфузорий
обнаружилось, что они облеплены слоем бактерий, на тот момент
неизвестных науке.
Открытие ученых может заставить ученых пересмотреть представления не только о микромире, но также и об эволюции клеток больших организмов, в том числе человека. Дело в том, что бактерии Rickettsiales имеют общего эволюционного предка с митохондриями, которые присутствуют во всех имеющих ядро клетках, в том числе и у человека.
«Обнаружение внеклеточных бактерий из этой группы заставляют
пересмотреть наши взгляды на эволюцию как всей группы
Rickettsiales, так и на то, какими были общие предки
риккетсиеподобных и митохондрий — клеточных органелл, которые
отвечают за энергетический обмен в клетках, которые являются
близкими эволюционными родственниками.
deianiraea риккетсиеподобные бактерии
Источник: tass.ru
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
Реснички – определение, функции и структура
Реснички Определение
Реснички, или реснички (множественное число), представляют собой небольшие волосовидные выросты на внешней стороне эукариотических клеток. Они в первую очередь отвечают за передвижение либо самой клетки, либо жидкостей на поверхности клетки. Они также участвуют в механорецепции. Существует даже класс микроорганизмов, названный в честь этих небольших структур.
Инфузории — это простейшие, обладающие ресничками, которые они используют как для передвижения, так и для питания.
Структура реснички
Ресничка состоит из микротрубочек, покрытых плазматической мембраной. Микротрубочки представляют собой небольшие полые палочки, состоящие из белка тубулина. Каждая ресничка содержит девять пар микротрубочек, образующих внешнюю часть кольца, и две центральные микротрубочки. Эта структура известна как аксонема, а ее расположение — «9+2», расположение, повсеместно встречающееся в подвижных ресничках. Микротрубочки удерживаются вместе сшивающими белками. Между девятью внешними парами находятся моторные белки, называемые динеином.
Реснички прикрепляются к базальному телу клетки. Базальное тело состоит из микротрубочек, расположенных в виде девяти триплетов. Триплеты образуются, когда дублеты ресничек соединяются дополнительной микротрубочкой из клетки. Две центральные микротрубочки заканчиваются перед входом в базальное тело.
Моторные белки (динеин) представляют собой большие гибкие молекулы, которые позволяют ресничкам быть подвижными.
Белки гидролизуют АТФ для получения энергии. Когда белки активируются, они претерпевают конформационные изменения, которые позволяют совершать сложные движения. Молекулы динеина в основном ползают по микротрубочкам, подтягивая соседний дублет вверх и прикрепляясь дальше вниз. Поскольку дублеты связаны друг с другом с помощью сшивающих белков, они могут скользить только на короткое расстояние друг относительно друга. Это движение вызывает изгиб реснички.
Реснички представляют собой очень маленькие структуры размером примерно 0,25 мкм в диаметре и до 20 мкм в длину. Там, где они присутствуют, они обнаруживаются в большом количестве на поверхности клеток. Реснички действуют как весла, взмахивая вперед и назад, создавая движение.
Функции ресничек
Реснички играют важную роль в передвижении. Это может включать движение самой клетки или других веществ и объектов мимо клетки. У некоторых организмов, известных как инфузории, реснички отвечают за движение организма в целом.
Например, у одноклеточного простейшего Paramecium реснички покрывают поверхность организма и отвечают как за движение, так и за питание. Реснички не только покрывают организм снаружи, но и выстилают ротовую бороздку, перемещая пищу в «рот» организма.
Реснички могут помочь удалить загрязнения из органов или тканей, помогая перемещать жидкости по клетке. Выстилка носоглотки и трахеи покрыта ресничками. Эти реснитчатые эпителиальные клетки удаляют слизь, бактерии и другие остатки из легких. Другим примером является слизистая оболочка фаллопиевых труб. Реснички здесь отвечают за помощь в оплодотворении путем движения яйцеклетки к матке.
Киноцилии представляют собой особый тип ресничек, обнаруживаемых на апикальных концах волосковых клеток позвоночных. Наряду со стереоцилиями, неподвижными скоплениями актиновых филаментов, связанных с ресничками, они участвуют в процессах слуха и равновесия (механорецепция).
На этом рисунке изображена внутренняя структура реснички, показаны девять пар наружных микротрубочек и две центральные микротрубочки, соединенные белковыми линкерами и молекулами динеина.
На этом рисунке изображены эпителиальные клетки, покрытые маленькими волосовидными ресничками.
Тест
1. Из чего состоят реснички?
A. Microfilaments
B. Микротрубочки
C. Кератин
D. Actin
Ответ на вопрос № 1
B — это правильно. Реснички состоят из микротрубочек, расположенных по схеме 9+2.
2. Какой организм не имеет ресничек?
A. Бактерии
B. Протисты
C. Растения
D. Животные
Ответ на вопрос № 2
Правильно . Реснички встречаются на эукариотических клетках. Прокариоты, такие как бактерии, имеют жгутики для передвижения. Эукариотические жгутики похожи на реснички как по строению, так и по функциям. Вместо этого жгутики прокариот состоят из белка флагеллина и движутся путем вращения.
3. Что из перечисленного не является функцией ресничек?
А. Передвижение
B. Кормление
C. Размножение
D. Борьба с инфекцией
E. Ничего из вышеперечисленного
Верный ответ на вопрос №3
4 Реснички выполняют самые разные роли, связанные с движением. В то время как передвижение клетки или организма (инфузории) является очевидной функцией, движение жидкости мимо ткани или клетки для удаления бактерий или для помощи в оплодотворении также осуществляется ресничками.
Ссылки
- Рэндалл Д., Бурггрен В. и Френч К. (2002). Экерт физиология животных: механизмы и приспособления, 5th. изд. Гл. 7. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: У.Х. Фримен и компания. ISBN: 0-7167-3863-5.
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
jpg»>
|
Цифровая киногалерея Pond Life
Spirostomum (Protozoa) Фильмы
Относительно гигантские инфузории из рода Spirostomum , известные своим самым быстрым сокращением среди всех живых клеток, являются настоящими демонами скорости микроскопического мира.
Некоторые виды достаточно велики, чтобы их можно было наблюдать без помощи микроскопа. Эти простейшие могут уменьшить размеры своего тела до 25 процентов от их нормальной длины менее чем за 8 миллисекунд, используя очень сильные мионемы.
Spirostomum Video #1 — Крупная особь пасется в поисках пищи среди частиц мусора в пруду; при косом освещении с временем воспроизведения 26 секунд. Выберите формат воспроизведения, соответствующий скорости вашего соединения:
Spirostomum Video #2 — Хорошо видны внутренние анатомические особенности, когда эта инфузория перемещается в поисках добычи; при косом освещении с временем воспроизведения 16 секунд. Выберите формат воспроизведения, соответствующий скорости вашего соединения:
Spirostomum Video #3 — Собиратель пищи Spirostomum поедает неопознанный зеленый пищевой объект, который затем можно увидеть сквозь прозрачное тело среди другого содержимого перистома; при косом освещении с временем воспроизведения 40 секунд.
Spirostomum Video #4 — Человек реагирует на других микроскопических существ и частицы почвы, с которыми он сталкивается в воде пруда; при косом освещении со временем воспроизведения 36 секунд. Выберите формат воспроизведения, соответствующий скорости вашего соединения:
Spirostomum Video #5 — Несколько животных сталкиваются друг с другом, двигаясь через поле зрения микроскопа; при косом освещении со временем воспроизведения 21 секунда. Выберите формат воспроизведения, соответствующий скорости вашего соединения:
Достигая в длину более 4 миллиметров, огромных размеров для одноклеточного животного, все тело покрыто спиральными рядами ресничек.
Реснички одновременно используются для передвижения и помогают поедать бактерии, водоросли и других простейших, подходящих в качестве добычи. Реснички создают токи, которые текут к цитостому или рту, и прогоняют пищу через перистом. Когда проглоченная пища заполняет перепончатый мешок в конце перистома, он закрывается и отрывается, создавая большую пищевую вакуоль. Пищеварение прогрессирует, и вакуоли постепенно уменьшаются. Выделяющий воду пузырек дополняет примечательные анатомические характеристики Спиростомум .
Как представители филума Ciliophora (инфузории) в классе Spirotrichia , виды Spirostomum имеют хорошо развитые сросшиеся ротовые реснички, ведущие в рот по часовой стрелке. В отличие от своих родственников,
Paramecium , Spirostomum имеют удлиненную, цилиндрическую и уплощенную форму тела. Помимо плавания скоординированным движением инфузории, этот крупный одноклеточный организм может двигаться волнообразно, как змея.
Как и у других крупных одноклеточных организмов, таких как гигантский Amoeba и Stentor эти инфузории часто имеют несколько ядер, образующих длинную нить, которая может напоминать миниатюрную нитку жемчуга.
Соавторы
Cynthia D. Kelly , Thomas J. Fellers и Michael W. Davidson – Национальная лаборатория сильных магнитных полей, 1800 East Paul Dirac Dr., The Florida State University, Tallahassee, Florida, 32310.
ВЕРНУТЬСЯ В ГАЛЕРЕИ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
НАЗАД К ЦИФРОВОМУ МИКРОСКОПУ OLYMPUS MIC-D
Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2022 автор Майкл В. Дэвидсон и Университет штата Флорида. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав.
