Внутригрупповое сотрудничество помогает бактериальным популяциям противостоять конкурентам
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт фундаментальной медицины и биологии
Кафедра зоологии позвоночных
Реферат на тему:
«Современные достижения микробиологии»
Выполнила:
Студентка III курса, гр. 01 – 215
Бильданова Н. И.
Проверила:
Яруллина Д. Р.
г. Казань, 2014 г.
Оглавление
Современные достижения микробиологии. 3
Ученые научились взвешивать бактерии. 3
В древних льдах найдены бактерии, устойчивые к антибиотикам.. 3
Внутригрупповое сотрудничество помогает бактериальным популяциям противостоять конкурентам 4
Альтруизм у бактерий помогает им противостоять антибиотикам.. 5
Как настроить бактерий на братоубийство. 5
Бактерии обладают чувством обоняния. 6
Найдена бактерия, способная вырабатывать электроэнергию.. 6
Биологи подсмотрели за бактериальным осаждением урана. 7
Учёные вывели бактерию с ядовитой ДНК.. 8
Обнаружен новый необычный вид хлорофилла. 9
Амебы стали троянскими конями. 10
У бактерий есть свой компас. 10
Список литературы.. 12
Современные достижения микробиологии
Ученые научились взвешивать бактерии
В арсенале ученых появился ещё один прибор, который поможет оценивать эффективность новых антибиотиков – это весы для бактерий. Интересно, что для их создания потребовалось всего лишь по-новому взглянуть на старые добрые CD плееры. Разработкой весов для бактерий занялись в лаборатории Раоля Копельмана, а за основу был взят дипломный проект Брендона МакНаута, который работал в исследовательском центре. Теперь для того, чтобы оценить вес бактерии, достаточно прикрепить её к асинхронно вращающемуся магнитному шарику, помещенному в магнитное поле. При этом, чем больше вес микроорганизма, прикрепленного к шарику, тем он медленнее вращается, что объясняется чрезвычайно малыми размерами самого шарика. Так, к примеру, при взвешивании E.coli, шарик вращается в четыре раза медленнее. Исследователи отмечают высокую чувствительность нового прибора, который способен отреагировать на изменение роста бактерии всего в 80 нанометров. Ценность нового прибора заключается в том, что до момента его создания оценивать эффективность антибиотиков приходилось по динамике роста целой бактериальной культуры, на выращивание которой затрачивалось длительное время и значительные средства.
В древних льдах найдены бактерии, устойчивые к антибиотикам
Канадские ученые исследовали фрагменты ДНК, заключенные в куске древнего льда. По этим фрагментам удалось не только определить, какие растения и животные обитали в данной местности 30 тыс. лет назад, но и выяснить некоторые свойства микробного сообщества тех эпох. Оказалось, что древние бактерии уже тогда имели гены устойчивости к антибиотикам. Этот вывод исключительно важен для понимания механизмов формирования устойчивости к современным лекарственным антибиотикам. Ученые подчеркнули, что гены резистентности к современным препаратам зачастую не появляются de novo, а просто выбираются из уже имеющегося набора.
Ученые выявили из замороженной ДНК те участки, которые в настоящее время обеспечивают резистентность к лекарствам. Они выявили гены, обеспечивающие устойчивость к тетрациклину и ванкомицину, к пенициллину и стрептограмину. Так, сейчас устойчивость энтерококковых возбудителей к ванкомицину обеспечивается работой сложного оперона, включающего как гены-регуляторы, так и гены ферментов, меняющих конфигурацию концевых связей пептидов.
В древних пробах нашлись гены всех этих ферментов: и vanH, и vanA, и vanX. Естественно, они были не полностью идентичны современным аналогам, но на филогенетическом древе занимали промежуточную позицию между теми, что найдены среди современных бактерий. Ученые синтезировали соответствующие ферменты, ориентируясь на реконструированную последовательность vanA. Его третичная и четвертичная структура, важная как раз для исполнения своей защитной роли, оказалась такой же, как у современного фермента.
Внутригрупповое сотрудничество помогает бактериальным популяциям противостоять конкурентам
Американские микробиологи расшифровали сложную систему взаимоотношений между 185 генетическими линиями (штаммами) морских бактерий Vibrio, которые подразделяются на 9 «экологических популяций», связанных генетическим родством и схожими экологическими предпочтениями. Оказалось, что 44% штаммов выделяют антибиотики, угнетающие рост одного или нескольких других штаммов. В большинстве случаев антибиотики действуют только на представителей чужих популяций и безвредны для «своих», то есть межгрупповой антагонизм преобладает над внутригрупповым. Это позволяет говорить о своеобразной внутригрупповой кооперации, которая защищает бактериальные сообщества от экспансии чужаков.
Многие микроорганизмы ведут друг с другом химическую войну, выделяя антибиотики, угнетающие рост микробов-конкурентов. При этом между микробами складываются сложные системы антагонистических отношений. Например, часто встречается ситуация, напоминающая детскую игру «камень-ножницы-бумага» (см. рис. 1). В эту игру любят играть бактерии, производящие антибиотик (P), с теми, кто антибиотика не производит, но имеет средства защиты от него (R), и теми, кто не имеет средств защиты (S). Как производство антибиотика, так и синтез защитных средств имеет свою цену: бактериям приходится тратить ресурсы на производство соответствующих веществ. Поэтому ни один из трех вариантов не может получить решающего преимущества. Бактерии P убивают своим антибиотиком бактерий S, однако их самих побеждают в конкуренции бактерии R, которые не расходуют ресурсы на производство антибиотика и потому размножаются быстрее, чем P. Когда P будут вытеснены и в популяции останутся только R, сообщество окажется беззащитным перед экспансией S, которые не тратят ресурсы на производство противоядий и потому размножаются быстрее, чем R. Но когда R будут вытеснены и в сообществе начнут доминировать S, туда снова cмогут внедриться P. Они отравят всех S, но торжествовать будут лишь до тех пор, пока не начнется вторжение R... и так до бесконечности.