Содержание
Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Пономарев А. П., Белик Е. В., Шиляев Р. Р., Гарасько Е. В.
В крови животных и в различных биоматериалах методом электронной микроскопии наряду с известными микроорганизмами выявлен новый тип, обозначенный как нанобакте- рии. Полученные нами данные по их морфологии, размерам, повышенной устойчивости к воз- действию физико-химических факторов, по способности к росту и размножению на искус- ственных питательных средах соответствуют известным в литературе сведениям о нанобакте- риях.
Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Пономарев А. П., Белик Е. В., Шиляев Р. Р., Гарасько Е. В.
Текст научной работы на тему «Морфология и свойства некоторых микроорганизмов, представителей нано- и микромира»
МОРФОЛОГИЯ И СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ, ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ НАНО- И МИКРОМИРА
Пономарев А.П., Белик Е.В., Шиляев Р.Р., Гарасько Е.В.
ФГУ «Федеральный центр охраны здоровья животных»
ГОУ ВПО ИвГМА Росздрава Кафедра микробиологии и вирусологии
РЕЗЮМЕ В крови животных и в различных биоматериалах методом электронной микроскопии наряду с известными микроорганизмами выявлен новый тип, обозначенный как нанобактерии. Полученные нами данные по их морфологии, размерам, повышенной устойчивости к воздействию физико-химических факторов, по способности к росту и размножению на искусственных питательных средах соответствуют известным в литературе сведениям о нанобактериях.
Ключевые слова: электронная микроскопия, вирионы, бактерии, нанобактерии, устойчивость, размножение, кровь.
За последнее столетие описано 4 000 различных вирусов и около 5 000 видов бактерий, разделенных на 20 типов [5]. Данное количество бактерий совершенно незначительно в сравнении с грибами, которых насчитывают порядка 120 000 [6]. Можно ожидать увеличения числа типов прокариот в 2-5 раз, так как в естественных местах обитания бактерии существуют преимущественно в виде некультивируемых форм, симбионтов, биопленок и проявляют сложное социальное поведение.
Подтверждением вышесказанному являются сообщения в мировой литературе об открытии нового типа микроорганизмов — нанобактерий, или самовоспроизводящихся наночастиц. Найденные в природе бактерии нанометровых размеров (1 нм = 10-6мм) исследователи описывали как экзотику, подчеркивая её специфичность терминами «ультрамикробактерии», «наночастицы», «нанобактерии», «наноформы», «нанобы», «живые везикулы» [3].
До последних лет к самым мелким прокариотам в соответствии с классификацией бактерий по Берджи относили микоплазмы. Честь открытия
живых микроорганизмов, по размерам значительно меньших, чем микоплазмы, принадлежит геологам. Американский исследователь Р. Фольк в сернистых источниках выявил микроорганизмы размером 50—500 нм, которые по всем научным канонам не должны быть живыми. Однако вопреки всему они существуют, активно размножаясь в горячих сернистых источниках, в разлагающихся листьях, облаках, воде, раковинах моллюсков, скорлупе яиц, в организме человека и животных: волосах, фекалиях, крови, камнях желчного пузыря, в зубном налете [14, 15].
Дальнейшее развитие данного направления исследований подтвердило наличие нанобактерий не только в природных геологических образцах, но и в биологических материалах. Нанобактерии были выявлены в эмбриональных сыворотках телят, крови млекопитающих и целом ряде других объектов биологического происхождения. Финский исследователь О. Кайяндер [17]
выявил цитотоксическое повреждение фи-бробластов и В-лимфоцитов при внесении культуры нанобактерий. При внутривенной инокуляции кроликам нанобактерии аккумулируются
Ponomaryov A.P., Belik E.V., Shilyaev R.R., Garasko E.V.
MORPHOLOGY AND CHARACTERISTICS OF SOME MICROORGANISMS FROM NANO- AND MICROWORLD
ABSTRACT A new species of microorganisms defined as nanobacteria along with the known species was revealed in animal blood and in different biomaterials by electronic microscopy. The obtained data in their morphology, size, increased resistance to physicochemical factors, ability to grow and propagate on artificial nutrient media corresponded to the known information on nanobacteria.
Key words: electronic microscopy, virions, bacteria, nanobacteria, resistance, propagation, blood.
в почках [16]. Уникальность этой формы жизни заключается в исключительно малых размерах клеток, сопоставимых с размером мельчайших вирусов, что вызвало совершенно справедливую критику существования живых микроорганизмов подобной величины.
Скептики и критики указывали на то, что нанобактерии слишком малы, и в них физически не смогут разместиться молекулы и структуры, без которых никакой обмен веществ, никакое размножение невозможно. Молекулярные механизмы, способные обеспечить жизненные функции, нуждаются в пространстве определенного объёма, и диаметр такой сферы, согласно всем расчетам, никак не может быть меньше 150 нм. Поэтому многие ученые оценили открытие биологов во главе с О. Кайяндером не как размножение неких загадочных бактерий, а самый обычный рост минеральных кристаллов.
Но как бы там ни было, в том, что эти частицы существуют, уже никто не сомневается. Все дискуссии ведутся лишь вокруг вопроса, что же они собой представляют. Уже тот факт, что они способны размножаться, позволяет считать их некой формой жизни. Но оппоненты правы — это действительно не бактерии в привычном понимании этого слова.
В связи с активным обсуждением перспектив нанотехнологий следует отметить, что данное направление в нашей стране пока находится на начальной стадии развития и предполагает манипуляцию частицами, размеры которых находятся в нанометровом диапазоне (10—500 нм). Основываясь на общепринятых обобщениях, следует отметить, что бактерии и различные клетки с размерами от 10-6 до 10-3 мм относятся к микромиру, а молекулы белков, вирусные частицы, нуклеиновые кислоты и нанобактерии с размерами от 10-9 до 10-6 мм — к наномиру.
Один из важнейших аспектов в области биологической нанотехнологии — это познание и моделирование принципов построения живой материи, структура которой основана на самоорганизации. Обширной областью применения нанотехнологий является медицина — это лекарственные составы, содержащие включения в виде микрокапсул и микросфер, измерение и обнаружение составляющих элементов в жидкостных средах организма. При этом область нанобиотехнологии, как часть нанотехнологии, относящаяся к решению медицинских проблем, определяется термином «наномедицина», что говорит о некотором упорядочении структуры исследований [7, 10].
В настоящей статье представлены результаты электронно-микроскопических исследований некоторых представителей нано- и микромира, выявляемых в различных биоматериалах, в том числе и в крови млекопитающих.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Материалами для исследований служили суспензии, содержащие вирусы животных, культуральные жидкости, получаемые при репродукции различных перевиваемых культур клеток, суспензии, приготовленные из фрагментов органов от павших и вынужденно убитых животных, сыворотки крови, а также образцы крови млекопитающих.
Биоматериалы в виде жидких образцов использовали для подготовки препаратов для электронной микроскопии по следующей методике: предварительно кровь и сыворотки крови разводили в буферном растворе в соотношении 1:10. Разведенные образцы замораживали и хранили до момента использования. После оттаивания проводили первое центрифугирование при 3 000 об/мин в течение 10 минут на настольной центрифуге ОПн-8УХЛ4.2. Затем из каждой пробирки отбирали надосадочную жидкость и переносили в стерильные пробирки для повторного центрифугирования, а осадки отбрасывали. Осветленные жидкости центрифугировали при 7 000 об/мин в течение 30 минут. После этого надосадочные жидкости удаляли, а к полученным осадкам добавляли 30—50 мкл буферного раствора рН 7,4, ресуспендировали активным перемешиванием и использовали при подготовке препаратов для электронной микроскопии.
Препараты для электронной микроскопии готовили методом негативного контрастирования по общепринятой методике с использованием 4% раствора фосфорно-вольфрамовой кислоты рН 6,8. Исследования проводили на электронном микроскопе JEM-100B (Япония) [8].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты электронной микроскопии позволили провести оценку контаминации биоматериалов, в том числе крови человека и животных, что иллюстрировано микрофотографиями. Рисунок 1а представляет собой электронную микрофотографию грамотрицательной бактерии типа Haemophilus parasuis с признаками деления клеток путем образования перетяжки. Поверхность клеток палочковидной формы имеет губчатое строение, что позволяет существенно увеличить отношение поверхности к объёму и, как следствие, способствует более активному обмену веществ с окружающей средой.
Рис. 1 а. Губкообразное строение поверхности клеток бактерий Haemophilus. * 26 000
Рис. 1 б. Клетка микоплазмы диаметром 500 нм, на поверхности которой видны отпочковывающиеся элементарные тельца диаметром 80-100 нм. * 60 000
Рис. 2. Негативно контрастированные вирионы вируса ящура (а) и вируса оспы голубей (б), из очищенных и концентрированных вируссодержащих суспензий. * 90 000
Рисунок 1б является электронно-микроскопическим изображением клеток микоплазм с выраженными признаками бесполого размножения путем почкования. При подготовке препаратов для электронной микроскопии была использована суспензия, полученная путем измельчения и суспендирования в буферном растворе фрагментов плода от абортированной свиньи. Методом полимеразной цепной реакции была подтверждена принадлежность выявленных микроорганизмов к семейству микоплазм (идентификация выполнена канд. биол. наук А.В. Щербаковым). Микоплазмы, как и другие грамотри-цательные прокариоты, размножаются бинарным делением и почкованием. Отмечаются трудности их культивирования на искусственных питательных средах. Они растут на средах с обязательным добавлением сыворотки крови (лошадей, свиней, крупного рогатого скота или кроликов). Отсутствие клеточной стенки у микоплазм определяет их пластичность и, как след-
ствие, полиморфность строения клеток. Сферическая форма характерна для большинства видов микоплазм. При этом клетки одной и той же микоплазмы могут иметь как форму сферы (иногда несколько вытянутой) 300—800 нм в диаметре, так и нитевидных ветвящихся тяжей, которые, проходя фазу кокковидных структур, распадаются на ряд сферических клеток [2, 9]. Эти клетки самых мелких прокариот — микоплазм (минимальные размеры — 150—200 нм) имеют выраженные признаки живого организма и наиболее близко расположены к вирусам — представителям наномира.
Электронная микрофотография демонстрирует размер вирионов представителя семейства Р-сотауШае — вируса ящура от 22 до 30 нм (рис. 2, а) в сравнении с наиболее крупными ви-рионами семейства РохуШае — вируса оспы, размеры которых 220—450 нм (длина) на 140— 260 нм (ширина) на 140—260 нм (толщина) (рис. 2, б).
Рис. 3. Морфология структур нанометрового размера, выявляемых в культуральных жидкостях и сыворотках крови крупного рогатого скота. * 56 000 — а, б, в; * 70 000 — г.
В процессе исследований культуральных ростовых сред, полученных при культивировании перевиваемых культур клеток с добавлением сыворотки крови крупного рогатого скота и используемых в дальнейшем для репродукции вирусов животных, были выявлены структуры сферической формы диаметром от 10 до 500 нм. Данные структуры, в соответствии с общепринятыми представлениями, относили к так называемым вирусоподобным частицам и считали за досадную помеху.
Взаимное расположение данных структур на поверхности пленки-подложки может быть представлено или в виде крупных колоний (рис. 3а), или в виде цепочечных образований из мельчайших наносфер диаметром от 10 до 50 нм (рис. 3б), или в виде биопленок (рис. 3е). Кроме того, наряду со сферическими формами диаметром от 20 до 100 нм отмечено присутствие структур нитевидной и палочковидной форм, вытянутых эллипсоидов, в структуре которых просматривалась негативно окрашенная сердцевина, окруженная оболочкой (рис. 3г).
Логическим продолжением исследований послужили опыты по электронно-микроскопическому контролю образцов крови и сывороток крови лабораторных животных — кроликов, а также крови крупного рогатого скота. Результаты опытов показали, что в крови клинически здоровых животных возможно обнаружить присутствие в различных концентрациях структур сферической, нитевидной, гантелевидной и других форм. Кроме того, в образцах крови кроликов присутствовали и клетки, соответствующие по форме и размерам классическим бактериям. В сыворотках отдельных особей были выявлены палочковидные, тороидальные и сферические формы клеток (рис. 4а). Идентичные структуры с отчетливо выраженными признаками бинарного деления с образованием перетяжки обнаружены в крови двухгодовалых телят (рис. 4б).
Наряду со свободным расположением данный вид микроорганизмов выявлен также в составе частично или полностью лизированных лимфоцитов (рис. 5).
Рис. 4. Палочковидные структуры с начальной стадией образования перетяжки и концентрацией цитоплазматического вещества по полюсам из сыворотки крови кролика, а также клетки в виде дисков и торов (а). х 40 000. Палочковидные, тороидальные, делящиеся клетки с образованием дочерних клеток грушевидной формы в образце крови теленка (б). х 65 000
Рис. 5. Лимфоциты крови кролика, один из которых поражен нанобактериями, а второй свободен от них (а), х 17 500. Нанобактерии различных размеров и формы в вакуолях лимфоцита (б), х 38 000
• ** Ш. !, а Т гчшш 1) 1 У/
»• •#** • £*;• Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Сопоставление изображений клеток на электронно-микроскопических снимках, представленных на рис. 4, и схематического строения клеток микоплазм (рис. 6) удерживало нас в убежденности, что мы имеем дело с микоплазмами. В данной интерпретации они и были представлены в наших публикациях, несмотря на то что методом полимеразной цепной реакции не удавалось отнести их к семейству Mollicutes [8].
Появление сообщений об открытии нового типа микроорганизмов — нанобактерий — заставило нас пересмотреть отношение к микроорганизмам, выявляемым в крови и органах животных. Из данных литературы известно, что наночастицы или нанобактерии, обнаруженные в крови животных, людей, культурах клеток, почве, воде, имеют сферическую или овоидную форму с диаметром от 20 до 500 нм. Кроме того, известно, что нанобактерии обладают уникальными свойствами в плане повышенной устойчивости к внешним воздействиям. Это позволяет проводить их тестирование при воздействии различных физико-химических факторов.
К одной из современных концепций выживания микроорганизмов относится феномен нанотрансформации, представляющий собой ответную реакцию микроорганизмов на стрессорные воздействия in vitro [3]. В наших опытах при воздействии повышенной температуры (70°С в течение 10 мин), а также органического растворителя (хлороформа) было установлено, что микроорганизмы, обнаруженные в крови животных, претерпевают морфологические изменения или трансформацию клеток. Следствием температурного воздействия является изменение морфологии клеток от палочко- и нитевидных
форм до сферических структур диаметром 80— 100 нм, а вследствие воздействия хлороформа клетки трансформируются до наносфер диаметром 10—50 нм. Эти экспериментальные данные соответствуют известным литературным сведениям о трансформации клеток Acholeplasma laidlawii с образованием ультрамикроформ, сопровождающейся конденсацией нуклеоида с уменьшением клеточного размера и образованием так называемых «некультивируемых, но жизнеспособных форм» [12]. При переводе в би-дистиллированную воду с рН 7,5 и 11,0 морфологические параметры клеток сохраняются, что характеризует их устойчивость к воздействию осмотического шока и щелочного значения рН.
Наиболее примечательным свойством выявленных микроорганизмов является их способность размножаться на искусственной питательной среде при отсутствии сыворотки крови. В наших опытах высевы проводили на среду Игла МЕМ в соотношении 1:250. Экспозиция при температуре +37°С в течение 1—2 месяцев сопровождалась образованием во флаконах минерального осадка, в составе которого при электронной микроскопии были выявлены наносферы в концентрации до 1010 наносфер/мл, по морфологии соответствующие изображению, представленному на рис. 3а, б, в.
Метод электронной микроскопии позволяет проводить прижизненную оценку возможной контаминации крови человека и животных. Присутствие в крови животных чужеродных микроорганизмов вызывает дополнительную нагрузку на иммунную систему живого организма и, как следствие, способствует развитию иммуноде-фицитного состояния. Выявление частично или полностью лизированных нанобактериями лимфоцитов с образованием смешанных колоний указывает на их причастность к нарушению иммунного статуса крови и её микроциркуляции, что может быть причиной различных заболеваний. Кроме того, присутствие в крови клинически здоровых животных нанобактерий в различном морфологическом состоянии является фоном, на котором происходит развитие ассоциированных инфекций, вызываемых возбудителями вирусной и бактериальной природы, что затрудняет диагностику и применение адекватных методов лечения. Учитывая вышеизложенное, следует отметить актуальность выявления контами-нирующих микроорганизмов в образцах крови, которая является «зеркалом» здоровья живого организма.
1. Авакян А.А., Кац Л.К, Павлова И.Б. Атлас анатомии бактерий, патогенных для человека и животных. — M.: Mедицина, 1972. — 182 с.
2. Борхсениус С.К, Чернова О.А., Чернов ВЖ, Вонский M.^ Mикоплазмы: молекулярная и клеточная биология, взаимодействие с иммунной системой млекопитающих, патогенность, диагностика. — СПб.: ^ука, 2002. — 319 с.
S. Вайнштейн Mb., Кудряшова Е.Б. О нанобактериях (обзор) // Mикробиология. — 2000. — № 2. — С. 163—174.
4. Волков В., Волкова H., Смирнов Г. и др. Биоминерализация в организме человека и животных. — Томск: Тандем-Арт, 2004. — 495 с.
5. Дебабов В.Г. Жизнь бактерий за стенами лабораторий // Mолекулярная биология. — 1999. — Т. 33, № 6. — С. 1074—1084.
6. Mюллер Э., Лёффлер В. Mикология. — M.: Mир, 1995. — 343 с.
7. Hегуляев Г.А., Hенахов Г.С. Hанотехнологии: проблемы патентования и экспертизы // Патенты и лицензии. — 2007. — № 12. — С. 18—24.
B. Пономарев А.П., Mищенко В.А. Электронная микроскопия вирусов животных и некоторых условно-патогенных микроорганизмов. — Владимир: Фолиант, 2005. — 158 с.
9. Раковская И.В. Mикоплазмы человека и мико-плазменные инфекции // Клиническая лабораторная диагностика. — 2005. — № 2. — С. 25—33.
10. Решетилов А.К, Безбородов АМ Hанобиотехно-логия и биосенсорные исследования // Приклад-
ная биохимия и микробиология. — 2008. — Т. 44, № 1. — С. 3—8.
11. Тимаков В.Д., Каган Г.Я. Семейство Myco-plasmataceae и L-формы бактерий. — М.: Медицина, 1967. — 336 с.
12. Чернова В.М., Мухаметшина Н.Е., Гоголев Ю.В. и др. Адаптивные реакции микоплазм in vitro: «жизнеспособные, но некультивируемые формы» и наноклетки Acholeplasma laidlawii // Микробиология. — 2005. — Т. 74, № 4. — С. 498—504.
Прислала
Наталья Гребнева
Профессор Владимирского госуниверситета Алексей Пономарев много лет бьется над разгадкой феномена нанобактерий. Именно эти неорганические микроструктуры, по его мнению, являются первопричиной многих тяжелых болезней, старения и смерти. Ученый надеется, что, изучив бактерии, можно создать своеобразный эликсир молодости.
Алексей Пономарев не просто теоретик нового направления в биологии, но и настоящий естествоиспытатель. Он, можно сказать, сталкивался с нанобактериями лицом к лицу, изучая их под электронным микроскопом с увеличением в сотни тысяч крат. Ведь размер нанобактерий — всего несколько десятков нанометров. По его мнению, в споре о том, что такое живая материя, точка еще не поставлена.
Справка SmartNews
Нанобактерии были обнаружены в 1996 году при исследовании марсианского метеорита ALH 84001, упавшего в Антарктиде более 3 млн лет назад. На нем ученые NASA выявили необычный «нанопланктон». По одной из гипотез, он был образован колониями микробиологических образований, названных тогда нанобактериями. Отсюда произошла теория о марсианском, космическом происхождении нанобактерий.
Нанобактерии геологи обнаружили на минеральных поверхностях, такие структуры были позже найдены в организме человека и крови коровы. Нанобактерии оказались стойкими ко всем усилиям в их устранении: мало того что эти частицы делали больными культивируемые клетки, они сопротивлялись обычным методам стерилизации при высокой температуре, моющим средствам и лечению антибиотиками.
Алексей Пономарев — убежденный сторонник гипотезы, что именно нанобактерии ответственны за преждевременное старение организма.
Под электронным микроскопом нанобактерии выглядят как уменьшенные во много раз обыкновенные бактерии в виде колбочек или палочек. Как настоящие бактериальные клетки! Проблема в том, что в медицинских учреждениях ими никто всерьез не занимается, хотя уже высказывалась гипотеза, что нанобактерии — ведущая форма жизни на нашей планете.
По словам Алексея Пономарева, при исследовании питьевой воды в 20 населенных пунктах Томской области во всех пробах были найдены целые колонии нанобактерий. С этим, по мнению Пономарева, не считаться нельзя. Дело в том, что нанобактерии разносятся по организму с кровью, могут вызывать минерализацию сосудов, программировать клетки на самоубийство, поражать хрусталик глаза и вызывать такие болезни, как ВИЧ/СПИД, гепатиты, почечная недостаточность, заболевания сердца и сосудов. В доказательство он приводит анализы крови больных домашних животных.
Высокая концентрация нанобактерий была обнаружена в крови животных, больных лейкозом. Она оказалась в 10 тыс. раз выше, чем у здоровых особей.
Прислала
Наталья Гребнева
Фото: Леонид Новиков/SmartNews
Согласно исследованиям Пономарева, такая же картина наблюдается и при исследовании крови тяжелобольных людей. Он уверен, что с раскрытием тайны нанобактерий можно будет открыть и своего рода эликсир молодости. Но у теории пагубного влияния их на здоровье человека немало противников, которые полагают, что исследовать эти микрокристаллы должны не медики, а специалисты по кристаллографии. Тем не менее лекции Пономарева с интересом встретили в Ивановской медицинской академии, со специалистами которой он проводил исследование крови доноров. Профессор продемонстрировал сделанные с помощью электронного микроскопа фотографии лимфоцита, «убитого нанобактериями». По его словам, самое интенсивное размножение нанобактерий происходит в почках, в которых кровоток в 20 раз интенсивнее, чем в других органах.
Нанобактерии берут на себя кальций и причастны к образованию камней в почках, минерализации сосудов, а если сосуд минерализуется, значит, ухудшается его проницаемость, значит, организм стареет преждевременно. Нужно изучать феномен этих нанобактерий, потому что они причастны к продолжительности жизни человека. Человек должен жить минимум 100–120 лет.
Несмотря на скептические взгляды ученых, авторитет Алексея Пономарева за последние годы значительно вырос. В прошлом году он издал монографию «Электронная микроскопия нанобактерий и других представителей микро- и наномира». Также он принял участие в специальной выставке, которую проводила корпорация «Роснано». Однако, с сожалением констатирует профессор, добиться государственного финансирования своих исследований ему пока не удается.
Мне даже удалось поговорить с одним из менеджеров главы корпорации Анатолия Чубайса. Он сказал мне откровенно: они дают деньги только бизнесу. То, что будет иметь отдачу в производстве. Мы работаем на голом энтузиазме.
На этой странице собираются и анализируются сведения о мельчайших живых существах наномира — микробах размером с вирусов (или чуть больше), которые, по этимологической аналогии, можно было бы назвать "викробами" или "нанобами".
Из достоверно установленных живых представителей — это 1) нанобактерии размером от 0,05 до 0,2 микрона и 2) ультрамикробактерии размером от 0,2 до 0,4 микрона. Из недостоверных — "марсианские бактерии" размером 0,14 микрона (как земные нанобактерии) и "организованные элементы" из метеоритов, относящихся к классу углистых хондритов, размером от 4 до 40 микрон (самые мелкие — как земные ультрамикробактерии).
Для сравнения: средние размеры вирусов составляют 0,1-1,0 микрон (бывают еще меньше и еще больше).
Смотрите также страницы о вирусах и других пребиотических организмах с несамостоятельной репликацией, о мельчайших бактериях, генетическом коде и возможном биогенном образовании континентальной коры.
Разделы страницы о мельчайших бактериях, близких по размерам к вирусам:
- Нанобактерии [мелобионты, глинобактерии]
- Ультрамикробактерии
- "Организованные элементы" в углистых хондритах
- Марсианские нанобактериальные структуры
- Безъядерные наноформы в "кровавых дождях"
- Литофагия — поедание глины
- Гипотезы автора по проблеме нанобактерий
- Библиография по глинобактериям
Нанобактерии [мелобионты, глинобактерии]
Нанобактерии описаны как "карликовая форма бактерии, преимущественно достигающая 0,05-0,2 мкм в диаметре”. Они меньше, чем некоторые вирусы, не являющиеся живыми в полном смысле этого слова.
В 1992-м [иногда упоминается 1990-й] году американский геолог Техасского Университета Роберт Фольк исследовал горные породы, расположенные вблизи геотермальных источников вблизи Неаполя, и предположил, что они — продукт жизнедеятельности нанобактерий (он первым и ввел в обиход термин "нанобактерия"), которые живут там колониями, так как он не мог иначе объяснить столь быстрое производство кальциево-карбонатных породных примесей в источнике с естественной химией процессов, там происходящих. Доктор Фольк также высказал предположение, что нанобактерии могут не только производить горные породы, но и питаться ими. И, наконец, ученый предположил, что большая часть биомассы Земли состоит именно из нанобактерий, которые участвуют в мировом круговороте минералов и органики.
Как показали дальнейшие исследования эти бактерии овоидной и призматической формы размером 0,2-0,5 микрон [200-500 нанометров] занимают промежуточное звено между крупными вирусами и бактериями. Поверхность бактерии покрыта каменной оболочкой карбонат-апатита — своеобразной средой обитания, благодаря которой бактерия защищена от неблагоприятного влияния окружающей среды и не была доступна для многих исследователей,
В 1992 году Роберт Фольк обнаружил эту микроскопическую бактерию вблизи горячих источников, в водной среде и привел убедительные доказательства участия нанобактерий в минерализации осадочных пород. К этому времени Роберт Фольк и другой Техасский геолог Линч (Linsh), опубликовали более сорока работ, посвященных этой странной бактерии. Она попадает в поле зрения не только минерологов, но и биологов, бактериологов, врачей, астрономов.
Нанобактерии первоначально описаны как карликовая форма бактерии, преимущественно достигающая 0,05-0,2 мкм (50-200 нанометров) в диаметре, т.е. сопоставима или даже меньше, чем некоторые вирусы. Для справки: размеры вирусов составляют 0,1-1,0 мкм. Имеются также микробактерии с кольцевой хромосомой (риккетсии) размерами 0,2-2,0 мкм (чуть больше нанобактерии). Вообще, размеры прокариотных клеток в большинстве случаев колеблются от 0,5 до 3 мкм, а самые мелкие (микоплазмы — клетки без стенки) не превышают 0,10–0,15 мкм (фактически, сопоставимы с нанобактериями).
Возможно, большая часть биомассы Земли состоит именно из нанобактерий [!], которые участвуют в мировом круговороте минералов и органики. Они найдены в древнейших (докембрийских) породах Земли, а похожие структуры найдены в марсианском метеорите. Красные (с железом) глины на Марсе — возможно, продукт деятельнолсти нанобактерий.
Сами глины в измененных земных вулканических скалах могут поглощать и полимеризовывать аминокислоты в длинные цепочки полипептидов, считающихся основными "строительными блоками" жизни. Близкая ассоциация между этими каталитическими глинами и потенциально наиболее примитивной формой жизни, какой являются нанобактерии, может способствовать пониманию причин возникновения жизни на Земле.
Живая природа нанобактерий до сих пор признается не всеми — нанобактерии могут быть "всего лишь" самоорганизующимися частичками карбоната кальция (мела) [!?] Некоторые рассматривают их не как биологические, а как органические структуры, т.к. ДНК обнаружены по косвенным признакам (окрашивание [?]), а реально не извлечены [почему?], и размер меньше минимума (140 нм ). С уверенностью можно только сказать, что данные наноструктуры вырабатывают кальциевые производные в минералах горных пород [гипс?].
Другие, напротив, считают их возбудителями мочекаменной болезни, туберкулеза, атеросклероза и др. [т.е., всё, что связано с отложением кальция, солей и камней, а следовательно, и артроза]. В "бессмертных организмах" (один из видов медуз) их не найдено — из этого делают вывод, что нанобактерии могут быть причиной старения.
Ультрамикробактерии
Недавно (информация за февраль 2016 года) под толщей ледников Гренландии был обнаружен новый вид микроорганизмов, получивший название ультрамикробактерия Herminiimonas Glaciei. Как показали исследования, эти багрянисто-коричневые создания провели более сотни тысяч лет во льду на глубине 3 километра. Ученые из Университета штата Пенсильвания определили, что, несмотря на прошедшие тысячелетия, бактерии остались живыми и их можно разбудить. После восстановительного периода – 7 месяцев при температуре 2 градуса Цельсия – биологи "растормошили" микроорганизмы и заставили их строить колонии, размер которых в 20 000 раз меньше клеток человеческого организма. Размер самих бактерий примерно в 50 раз меньше размера кишечного микроба E.Coli.
Как раз именно этот микроскопический размер дает преимущество H. Glaciei перед другими микроорганизмами, так как именно он способствует большей их живучести. Эти ультрамикробы выжили из-за наличия в воде ледника питательных веществ, на которых они и расселялись, для других же микробов молекулы этого вещества оказались слишком малы.
Ученые высказали гипотезу о том, что подобные ультрамикробактерии могут быть обнаружены и на других планетах, например на Марсе, или в замороженных морях Юпитера.
Надо заметить, что Herminiimonas glaciei не являются самым древним видом, который «вернули к жизни», так как ранее в Тибете были найдены ультрамикробактерии возраст которых составлял 750,000 лет. Эти бактерии были исследованы и описаны Дженифер Лавленд-Картц из университета Пенсильвании.
Из ила озера Байкал и многолетнего нефтешлама Нижнекамского нефтекомбината выделены изоляты грамотрицательной желтоокрашенной бактерии из рода Chryseobacterium — штаммы NF4 и NF5, представленные ультрамелкими коккоидными клетками и короткими палочками с размерами от 0.2 до 0.4 мкм в поперечнике и от 0.2 до 0.5 мкм в длину [как прокариотические риккетсии]; их объем составляет в среднем от 0.004 до 0.04 мкм3; среди них значительную часть (30-60%) занимают наноформы - предельно мелкие клетки с диаметром 180-300 нм и объемом 0.004-0.02 мкм3. Эти изолированные бактерии можно отнести к одним из наиболее мелких из описанных до сих пор свободноживущих ультрамикробактерий.
Клетки двух изученных изолятов грамотрицательные, обладают хорошо выраженной наружной мембраной в клеточной оболочке, неподвижные, не имеют жгутиков и скользящей подвижности, размножаются делением с помощью перетяжки, почкованием и множественной септацией удлиненных клеток. Множественность путей репродукции обусловливает большой полиморфизм клеток. Выделенные штаммы являются хемоорганотрофными, аэробными, психротолерантными, оксидазо- и каталазоположительными бактериями. Особым свойством выделенных изолятов является их способность к эпибиозу, существованию в плотно прикрепленном состоянии на хозяйских клетках Bacillus subtilis.
"Организованные элементы" в углистых хондритах
Так называемые "организованные элементы", обнаруженные в метеоритах особого типа, называемых углистыми хондритами, показывают внешнюю и масштабную схожесть с элементами земной биоты — нанобактериями, икосаэдрическими вирусами, пыльцой и др.
Марсианские нанобактериальные структуры
"…Для нанобактерий, обнаруженных в марсианских метеоритах, требуются аномальные, но всё же допустимые на Земле условия жизни".
Фрагмент поверхности Марса, переданный аппаратом "Спирит". Изображение очень похоже на увеличенное скопление нанобактерий в человеческом организме.
Кроме того, похожие формы были обнаружены в метеорите ALH84001, найденном в Антарктиде 27 декабря 1984 года. Считается, что он — отколовшаяся порода Марса, отлетевшая от планеты после удара другого метеорита. Эта порода сформировалась около 4,5 миллиарда лет назад. Потом, в интервале 3,6-4 млрд лет назад эта порода подверглась импактизации, и только "совсем недавно" — 16 миллинов лет назад опять подверглась удару метеорита и, отколовшись, улетела в космос. И только 13 тысяч лет назад камень упал на Землю. Справедливости ради надо сказать, что некоторые физики считают такое "прицельное попадание" маловероятным. Почему решили, что метеорит с Марса? Потому что состав его газовых включений похож на современную атмосферу Марса. [Но ведь это могла быть палеоатмосфера Земли, Венеры или Фаэтона?]
Микросканирование показало, что на поверхности находятся крошечные карбонатные гранулы — как в местах обитания примитивных земных бактерий. Также были сфотографированы вытянутые структуры размером от 20 до 100 нанометров (0,02-0,1 микрон).
Однако, главная научная загадка нанобактерий — их размеры. Исследования, проведенные в НАСА, показали: самый маленький организм не может быть меньше 140 нм. Иначе он будет не в состоянии размножаться без участия ДНК других, более крупных организмов. Нанобактерии по 20 нм — это нонсенс для земной экосистемы. Они легко размножаются без какой-либо помощи извне. К тому же неизвестно точно, есть ли у них вообще ДНК, имеющаяся во всех земных организмах.
Богатые железом глинистые минералы (нонтронит, сапонит и фемонтмориллонит), идентифицируемые в измененных вулканических скалах в горячих термальных источниках, включают наноструктуры аналогичные тем, что обнаружены в марсианском метеорите. Известно, что эти глины формируются в условиях бескислородной атмосферы или в условиях с низким содержанием кислорода — как в докембрийский период на Земле и на древнем Марсе. Присутствие богатых железом глин на Марсе также было подтверждено спектроскопическим анализом и компьютерным моделированием. Кроме того, глины в измененных земных вулканических скалах смогут поглотить и полимеризовать аминокислоты в длинные цепочки полипептидов, считающихся основными "строительными блоками" жизни. Близкая ассоциация между этими каталитическими глинами и потенциально наиболее примитивной формой жизни (например, nanobacteria) может способствовать пониманию причин возникновения жизни на Земле.
- Ученые «оживили» ультрамикробов, пролежавших во льдах Гренландии около 120,000 лет. (также на http://animalworld.com.ua/news/Ultramikrobi и http://oko-planet.su/science/sciencehypothesis/18903-ultramikrobakteriya-kak-obrazec-vnezemnoj-zhizni.html — Ультрамикробактерия как образец внеземной жизни)
- Приключения одного метеорита. Ученые вновь нашли жизнь на упавшем на Землю камне с Марса. [Хороший подробный обзор]
Безъядерные наноформы в "кровавых дождях"
Литофагия — поедание глины
Может быть, "неорганическая глина", используемая как пища — аргумент в пользу того, что это вещество (вместе со своим нанобактериальным сообществом) — самое нижнее звено пищевой цепи в земной биосфере?
- Паничев А.М.Литофагия. Геологические, экологические и биомедицинские аспекты. — М.: Наука, 2011. — 152 с.
Гипотезы автора по проблеме нанобактерий
Возможно, именно нанобактериями обусловлены известные "кровавые дожди" в Индии. Получается, вся жизнь произошла из глины — как и сказано в Писании о создании человека. В книге биолога и геолога А.М. Паничева "Литофагия. Геологические, экологические и биомедицинские аспекты" системно рассматриваются факты и причины поедания глины человеком и животными. Возможно, это говорит о том, что глина — самое нижнее звено пищеварительной цепи в земной биосфере, которое, вероятно, включает большую нанобактериальную массу.
Не исключено, что старение связано как раз с "закоксовыванием", вернее, "оглиниванием" организма этими "глинотельцами". Т.о., поговорка, что к старости человека тянет к земле, увы, имеет реальную причину.
Малые размеры нанбактерий можно объяснить тем, что генетический механизм их не 3-буквенный, а 2-буквенный — тогда и ДНК (вернее, РНК) будет на треть короче. Если так, то, предположительно, на треть меньше объёма будут занимать и сами эти 2-буквеннонаследуемые организмы (возьмите 2 веревки равной толщины, но одна короче другой на 1/3, и скрутите их в комочки — очевидно, и объём того комочка будет меньше на 1/3). Значит, размер таких гипотетических "бикодобактерий" будет в диаметре еще меньше.
Если взять средний размер прокариот 1 микрометр, то, убрав из его ДНК треть кода (Ln = ²/3 La), получим размер на основе следующих вычислений:
где "a" — индекс прокариот (например, археобактерий), а "n" — 2-знаковых бактерий (условных нанобактерий); L — длина ДНК; R, D и V — радиус, диаметр (поперечник, т.е. размер клетки) и объём.
Получается, что размер 2-буквенных бактерий будет более чем в 1000 раз меньше прокариотического (на целых 3 порядка)! То есть, микроклетки, каковыми являются обычные бактерии (размером около микрона), переходят в разряд наноклеток. Из этого делаем вывод, что нанобактерии с потрясающей вероятностью являются организмами с 2-буквенным кодированием генетической информации, и они — живые, а не комочки каталитической глины.
