0 просмотренных постов скрыто
Гиганты среди бактерий: кто они и как это возможно
Так ли малы обитатели микромира? Мы привыкли, что бактерии не видны человеческим глазом. Действительно, большая часть хорошо известных нам бактерий обладают размером лишь в несколько микрон. Например, кишечная палочка в длину достигает лишь 1-3 микрометров, а размер кисломолочных бактерий варьируется от 0.5 до 9 микрометров или 0.00005-0.0009 сантиметров. Таких крох особо не разглядишь.
Однако есть в мире бактерий и настоящие гиганты. Размер их клеток иногда достигает 1-2 сантиметров, а значит они уже вполне могут быть замечены без оптических приборов.Сегодня поговорим о тройке самых больших бактерий мира и о том, что же позволяет им достигать таких размеров.
1 место
Чемпион этого списка на сегодняшний день - бактерия Thiomargarita magnifica. Самая крупная известная человечеству бактерия достигает двух сантиметров в длину и уже вполне отчетливо видна невооруженным глазом. Удивительно, но открыта она была совсем недавно и публикация, в которой авторы описали эту нитевидную бактерию увидела свет лишь в 2022 году. Обнаружены белые сантиметровые бактерии были в мелководных морских мангровых зарослях Гваделупы, на Малых Антильских островах.
Белые нитевидные структуры - клетки Thiomargarita magnifica в сравнении с монетой. Источник
Что же позволяет Thiomargarita magnifica достигать таких размеров? Во-первых, в клетке этой бактерии обнаружены большие полости (вакуоли) с жидкостью и нитратами. Нитрат нужен для окисления серы, которая в свою очередь находится в серных гранулах по периферии. Центральная вакуоль действительно очень крупная и занимает большую часть клетки. Соотвественно свободного цитоплазматического пространства (то есть всего того, что расположено внутри мембраны клетки) остается совсем немного и у этого есть смысл. Дело в том, что у бактерий отсутствует активная внутриклеточная транспортная система и весь транспорт держится на диффузии. Диффузия же на больших расстояниях работает медленно, а значит, клетке становится сложно эффективно перемещать вещества. Поэтому сокращение цитоплазматического пространства - это частая и очень полезная черта гигантских бактерий.
Находящаяся в центре вакуоль окружена сульфидными гранулами и пепинами. Источник.
Еще одна адаптация - это разнесение копий геномного материала по всей клетке. Причем копий генома у нее действительно много, то есть она очень полиплоидна. У Thiomargarita magnifica для этого даже есть специальные органеллы - пепины. По своей сути пепины - это скопление ДНК и рибосом, окруженные мембраной. С ДНК транскрибируется РНК, РНК идет к рибосомам и происходит синтез белка - все рядышком, а главное в большом количестве копий. Есть предположение, что в разных частях клетки могут быть активны разные гены, что уже чем-то похоже на специализацию, свойственную многоклеточным.
Thiomargarita magnifica в сравнении с тихоходкой.
При ближайшем рассмотрении бактерия часто выглядит разделенной на членики, поэтому обнаружившие бактерию ученые вообще сначала подумали, что это скопление множества клеток. Но нет, клетка оказалась одна и поэтому Thiomargarita magnifica занимает почетное первое место в нашем рейтинге.
2 место
На втором месте расположилась близкая родственница победителя - бактерия Thiomargarita namibiensis, достигающая в длину 0.75 mm (750 μm). Обнаружена она на океаническом шельфе в Южной Африке и также обладает размерами, позволяющими заметить ее невооруженным глазом. Однако, чтобы разглядеть эту бактерию, уже придется потрудиться.
Обнаружена была еще в 1999 году, фото из статьи тех же времен, так что качество страдает. Здесь бактериальные клетки запечатлены с мушкой-дрозофиллой (стрелка указывает на клетку размером примерно 0.5 миллиметра), так что мы можем примерно представить ее размеры. Как и ее родственница, Thiomargarita namibiensis - сероокисляющая бактерия, широко распространенная в отложениях, залегающих под зоной минимального содержания кислорода в системе Бенгельского апвеллинга. Проще говоря, она живет там, где почти нет кислорода и поэтому получает энергию путем окисления серы. Как и в случае Thiomargarita magnifica для этих целей используется нитрат из центральной вакуоли.
А какое вообще преимущество в большом размере? По большей части это как раз возможность накапливать вещества. Такие бактерии живут в средах, где питание непостоянное, но запасая в своей большой клетке серу, фосфаты и нитраты, могут долго существовать на внутренних ресурсах. Однако далеко не всегда бактерии-гиганты что-то запасают и пример этому как раз идет следующим в нашем списке.
3 место
Замыкает тройку бактерия Epulopiscium spp., известная своими симбиотическими отношениями с рыбой-хирургом Naso tonganus, в кишечнике которой она живет и помогает с пищеварением. Достигает эта бактерия в длину 0.7 миллиметров (700 микрометров) и, как и предыдущие большие бактерии, полиплоидна, то есть содержит множество копий генома. Однако, центральная вакуоль и вкрапления минералов в ней отсутствуют. Зато есть другая интересная адаптация - вся ДНК сосредоточена по периферии клетке, что видимо помогает бороться с маленькой площадью поверхности по отношению к объему клетки.
Еще одной особенностью Epulopiscium spp является созревание дочерних клеток внутри материнской с постепенным ростом и затем уже выходом из оболочки, что совсем не похоже на бинарное деление большинства бактерий.
На самом деле гигантских бактерий на сегодняшний день известно достаточно много. Если описанная выше тройка - это морские обитатели, то нельзя не упомянуть и пресноводного микрогиганта - Achromatium oxaliferum, достигающего в длину 125 микрометров или 0.125 миллиметра. Это бесцветная бактерия, также как и Thiomargarita она сероокисляющая и внутри клетки содержатся крупные кальцитовые тела и гранулы серы.
Однако жизнь в пресной воде не самая интересная характеристика этой бактерии. У Achromatium внутри одной клетки находятся тысячи копий генома, и они… разные. Настолько разные, что это больше похоже не на одну клетку, а на целую популяцию бактерий. Проведенный анализ геномов показал, что по-видимому, внутри клетки участки ДНК копируются перемешиваются, и постепенно изменяются. Все это вместе позволяет ДНК внутри одной клетки активно перестраиваться и эволюционировать, а значит и хорошо адаптироваться к меняющейся среде.
Так что гигантские бактерии - это не просто увеличенные версии обычных. Это совершенно другой уровень организации, где одна клетка может вести себя почти как многоклеточный организм или даже как целая популяция. И, возможно, мы пока только начинаем понимать, насколько разнообразным может быть микромир.
Показать полностью
6
Микроискусство
Подумываете, какое бы еще хобби освоить на досуге? Ученым порой тоже становится скучно работать и они думают, как бы развлечься в ожидании результатов эксперимента. Вероятно как-то так и появился агар-арт. Агар нужен не только кондитерам, но и учёным, которые используют его, чтобы выращивать микроорганизмы на твёрдой поверхности. Бактерии бывают разные, и не только черные, белые, красные, но еще и биолюминесцентные. Чем не палитра?
Яркие во всех смыслах примеры агар-арта
Агар-арт в тесных микробиологических кругах становится довольно популярным и даже обзавелся собственными соревнованиями. Самым известным является ASM Agar Art Contest, который ежегодно проводит Американское общество микробиологии (ASM). В 2025 году победителем в категории "профессионалы" стала работа, посвященная роли бактерий в настоящем и будущем планеты. Автор использовал бактерию Chromobacterium violaceum, которая вырабатывает фиолетовый пигмент виолацеин. Интересно, что помимо внешней красоты он также помогает бороться с грибками и паразитами.
Джонни Уриас, Центр медицинских наук, Виннипег, победитель 2025 года в секции "Профессионалы".
Однако мой личный фаворит этого года - победитель секции 13 лет и старше:
Хэсю Ань, Ханчжоуская средняя школа № 4, победитель 2025 года в категории 13 лет и старше
В основе этого агар-арта красивая идея. На Земле микробы растворяют нерастворимые минералы, такие как фосфор, калий и кремний, обеспечивая растения минеральным питанием. Растения служат пищей для животных. Животный навоз обеспечивает растения и микробы органическим питанием. Короче говоря, микробная минерализация обеспечивает жизнь. На этом рисунке на агаре синий фон — это кремниевая среда, содержащая нерастворимый кремний и индикатор pH (бромтимоловый синий). Бактерия Kosakonia, растущая на кремниевой среде, производит органические кислоты, изменяя цвет кремниевой среды с синего на желтый, образуя круглую яркую луну. Ну а под луной большая панда ест бамбук, растение, накапливающее кремний. Такой вот "вечный жизни круг".
Есть на сайте и победители прошлых годов, например, картина "Противостояние весны и зимы" - победитель 2018 года.
«Битва зимы и весны» Ана Цицишвили, студентка бакалавриата, Сельскохозяйственный университет Грузии, Тбилиси, Грузия.
Кто-то идет дальше и выше. Интересный образец 3D-арта из 2019 года. Гора здесь заселена плесенью Cladosporium cladosporioides - вышло очень вулканически, ну а красная лава это уже бактерии. Удивительно, как эта работа не стала победителем года, но увы, только 3-е место.
"Фу(н)джи-сан" - Изабель Франко Кастильо, Институт науки материалов Арагона, Сарагоса, Испания.
А вот такая яркая биолюминисценция заняла второе место в 2024 году:
Эльза Фристо, Центр структурной биологии
На сайте еще много красивого агар-арта за разные годы, начиная с 2015. Повторить такие сложные работы дома, скорее всего, не получится, но сам принцип вполне доступен. Сейчас на маркетплейсах продаются готовые наборы с питательными средами и чашками Петри. Можно, например, собрать микробов с разных поверхностей — клавиатуры, телефона или дверной ручки — и посмотреть, как они будут расти. Результаты могут оказаться весьма неожиданными, ну а для яркости всегда можно добавить красок или блесток.
Показать полностью
6
Исследователи нашли способ удержать бактерии возле электрода для создания долговечных сенсоров
Учёные придумали способ заставить бактерии не убегать от электрода, а спокойно жить прямо рядом с ним — и это может сильно прокачать биосенсоры. Обычно такие датчики используют бактерии, потому что они умеют реагировать на разные вещества и даже передавать электроны, создавая электрический сигнал. Проблема в том, что бактерии со временем просто отваливаются от поверхности электрода и сенсор начинает работать хуже. Исследователи нашли решение: сделали специальную структуру на электроде, которая удерживает бактерии рядом и улучшает контакт, благодаря чему сигнал становится стабильнее и устройство живёт намного дольше. В перспективе такие сенсоры смогут искать токсины в воде, отслеживать загрязнения и даже помогать в медицинской диагностике, а бактерии фактически превращаются в маленьких живых помощников электроники.
Показать полностью
1
Нашли новых древних микроорганизмов
Ученые предупреждают, что следующая пандемия может возникнуть в древней подземной ледяной пещере.
Исследователи из Румынской академии наук обнаружили штамм бактерий, который находился в замороженном состоянии в ледяной пещере Скаришоара в Румынии в течение 5000 лет.
Тщательно взяв образец, исследователи протестировали его на 10 распространенных антибиотиках, в том числе тех, которые используются для лечения туберкулеза, колита и инфекций мочевыводящих путей.
Результаты показали, что, несмотря на пятитысячелетнюю историю, этот штамм уже устойчив ко всем 10 антибиотикам.
Вызывает тревогу тот факт, что исследователи предсказывают, что бактерии нанесут огромный ущерб, если им удастся выбраться из-под льда.
И по мере того, как глобальные температуры продолжают расти, эта ужасающая перспектива с каждым днем становится все более реальной.
«Выделенный из ледяной пещеры Скаришоара штамм бактерий Psychrobacter SC65A.3, несмотря на свое древнее происхождение, демонстрирует устойчивость ко многим современным антибиотикам и содержит более 100 генов, связанных с устойчивостью», — заявила автор исследования доктор Кристина Пуркареа.
«Если таяние льда высвобождает эти микробы, эти гены могут распространиться на современные бактерии, усугубляя глобальную проблему устойчивости к антибиотикам».
Показать полностью
3
"Супербактерии" - ложь страшилок продажного "научпопа"
Вокруг сплошная ложь. В посте разбор самого наглого бреда по теме "супербактерий", который изображают "наукой".
Для ЛЛ: бактерии дичают и избавляются от энергозатратных адаптаций к антибиотикам, если постоянно с ними не контактируют.
Всё медийное пространство завалено откровенным бредом о "супербактериях".
Основная кузница высокоадаптивных микроорганизмов - промышленное ЖИВОТНОВОДСТВО!
В медиа и с высоких постов наперебой обвиняют людей в неправильном использовании антибиотиков. Проблема есть, но основная роль у промышленного ЖИВОТНОВОДСТВА. То же касается птицеводства и рыбоводства, поэтому не буду их разделять.
Больничные инфекции существуют и страшны, но...
Животные на фермах под препаратами всегда, ряд антибиотиков используется как стимуляторы роста и для других задач.
К примеру, препаратом двойного назначения является антибиотик тетрациклинового ряда "Доксициклин".
Тетрациклины и фторхинолоны - одна из причин, почему у промышленных куриц мягкие (относительно диких, птиц на самовыгуле и т.д.), хорошо разваривающиеся кости. Они на препаратах и скудном корме с момента вылупления. Таких препаратов, являющихся "секретами мастерства", много.
Если какой-то дебил считает это "конспирологией", то вот:
ЕС запретил использование антибиотиков-стимуляторов роста в животноводстве.
На крупных фермах не следят за состоянием отдельно взятых животных, а дают препараты всем. Если не сработало и животные заболели, их утилизируют целыми партиями. Если возможно - тихо перерабатывают в продукцию. Продажные ветеринары подают "идеальные отчёты", а проверки проблему "не замечают", когда на кону большие деньги.
Цитата из "Википедии":
На 2020 год в ряде стран запрещено или ограничено применение фторхинолонов в ветеринарии, в том числе для лечения сельскохозяйственных животных, поскольку у них было обнаружено появление резистентных штаммов Campylobacter, Salmonella, E. Coli и т. д., причем резистентные бактерии через пищевую цепочку попадают к человеку и приводят к тяжелым и трудно или не всегда излечимым формам бактериальных инфекций; сами животные (например, птица), являются биологическим резервуаром резистентных бактерий.
Нет адаптаций сразу ко всему!
Если бы это было просто и возможно, в мире невосприимчивыми были бы все и ко всему. Но часто адаптация к одному противоречит адаптации к другому банально из-за конфликта физико-химических реакций. И об этом в медицине прекрасно известно.
Невосприимчивость к широкому спектру препаратов очень энергозатратна. Если это не окупается здесь и сейчас, то более примитивные микроорганизмы уничтожают и вытесняют более сложноорганизованные.
Прямо как родоплеменные мигранты...
"Больничные инфекции" существуют в условиях постоянного контакта с антибиотиками, которые уничтожают их менее приспособленных конкурентов за них. Без антибиотиков они становятся едой. Им нужно больше пищи для роста и поддержания активности, они медленнее делятся, чем более простые виды и штаммы.
Прямо как родоплеменные мигранты...
"Супербактерии" - опасный миф продажного научпопа, используемый как повод для "закручивания гаек" в отношении населения и для снижения доступности медицины широким слоям населения.
Эксперименты в США показали, что после ограничений в животноводстве, восприимчивость микроорганизмов к антибиотикам быстро возвращается после отмены препаратов!
В 2006 году применение антибиотиков в качестве стимуляторов роста в животноводстве было запрещено в Европейском союзе, в 2017 году — в США. После этого в ветеринарии и медицине отмечается восстановление чувствительности микроорганизмов ко всем антибиотикам группы тетрациклина, в том числе к доксициклину.
Правда, получив эти данные, американцы... Стали использовать "Доксициклин" для профилактики ЗППП в Калифорнии. ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ!
ААААААААААААААААААААААААААА!
DoxyPEP (Doxycycline Post-Exposure Prophylaxis). В США активно внедряется использование 200 мг доксициклина в течение 24 часов после сексуального контакта для профилактики ИППП, что показало высокую эффективность.
А потом:
В США выявили новый устойчивый к большинству антибиотиков штамм гонореи
Если это не массовое жертвоприношение, то что это?
"Профилактики"...
Всё это было сделано с полным пониманием, что никакие "супербактерии" человечеству в целом не грозят. Если ситуация достигнет критической точки, пока извлекаются сверхприбыли, на несколько лет введут запрет и всё, богатых это не коснётся.
Показать полностью
3
Насекомые на службе Минздрава: как экстракт из мух превращает бактерии в «призраков»
Пока мир с тревогой ждет 2050 года (когда, по прогнозам, смерти от устойчивых к антибиотикам инфекций обгонят рак), ученые из МФТИ нашли спасение там, где не ждали — в личинках мухи «черная львинка».
Бактерии (например, опасная клебсиелла) научились строить вокруг себя «крепости» — биопленки. Это плотный слой слизи, через который антибиотики просто не могут пробиться. Бактерии внутри сидят как в бункере, множатся и становятся практически неуязвимыми.
Что придумали наши ученые?
Они создали экстракт из жира личинок черной львинки. Оказалось, что свободные жирные кислоты в этом экстракте работают как настоящий таран:
✅ Разрушают те самые защитные биопленки.
✅ Дырявят мембраны самих бактерий.
✅ Превращают опасные микробы в «клетки-призраки», лишая их возможности заражать человека.
Черная львинка и раньше была полезна (ее используют для переработки отходов и как корм), но теперь она претендует на роль основы для лекарств нового поколения. Это реальный шанс победить суперпатогены, перед которыми бессильна современная аптека.
Показать полностью
1