Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Zwierzęta przybierają na ogół jakieś barwy, by odstraszyć drapieżniki albo się przed nimi ukryć. Okazuje się, że niesymbiotyczne bakterie oceaniczne zachowują się dokładnie na odwrót - świecą, by zwrócić na siebie uwagę, bo zjedzenie stanowi gwarancję rozprzestrzenienia i opanowania nowych okolic.

Margarita Zarubin, studentka z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, która wcześniej uczyła się w Oldenburgu, badała bioluminescencyjne bakterie Photobacterium leiognathi. Hipoteza, że mikroby świecą, by zostać upolowane, pojawiła się ponad 30 lat temu, ale bazowała głównie na częstym występowaniu luminescencyjnych bakterii w przewodzie pokarmowym ryb. Nie przeprowadzono eksperymentów, które mogłyby to potwierdzić. Chcąc sprawdzić, "co w morskiej trawie piszczy", izraelski zespół umieścił na jednym końcu akwarium torebkę ze zwykłymi P. leiognathi, a na drugim z bakteriami zmodyfikowanymi genetycznie w taki sposób, by nie mogły świecić. W zbiorniku znajdowały się m.in. artemia (Artemia). Okazało się, że skorupiaki i inne organizmy gromadziły się wokół świecącego woreczka, a koło ciemnego nie.

W kolejnym etapie badań biolodzy pozwolili wszystkim pływać swobodnie. Po paru godzinach odwłoki przedstawicieli zooplanktonu zaczęły świecić. Później świecące artemia zmieszano z osobnikami, które nie jadły P. leiognathi i umieszczono w kanale wodnym z polującymi na nie rybami Apogon annularis. By na filmie było dokładnie widać przebieg zdarzeń, wykorzystano podświetlenie podczerwienią. Okazało się, że nocne ryby polowały wyłącznie na skorupiaki ze świecącymi odwłokami. Po zbadaniu odchodów A. annularis szybko stało się jasne, że bakterie przeszły przez ich przewód pokarmowy bez najmniejszego uszczerbku.

Wykorzystując skorupiaki i ryby, luminescencyjne bakterie nie tylko przemieszczały się po oceanie, ale i pożywiły się przy okazji tym, co znajdowało się w jelitach przewoźnika. To wysoce korzystne przede wszystkim dla bakterii z ubogich w pokarm głębin.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jednym z najważniejszych odkryć dokonanych w ciągu ostatnich 25 lat było stwierdzenie, że w Układzie Słonecznym istnieją światy, gdzie pod powierzchnią skał i lodu kryje się ocean. Takimi obiektami są księżyce wielkich planet jak Europa, Tytan czy Enceladus. Teraz S. Alan Stern z Southwest Research Institute przedstawił hipotezę mówiącą, że takie światy z wewnętrznym ciekłym oceanem (IWOW) są powszechne we wszechświecie i znacząco zwiększają one liczbę miejsc, w których może istnieć życie. Dzięki nim może ono bowiem występować poza wąską ekosferą.
      Od dawna wiadomo, że planety takie jak Ziemia, z oceanami na powierzchni, muszą znajdować się w ekosferze swoich gwiazd, czyli w takiej odległości od nich, że gdzie temperatura pozwala na istnienie wody w stanie ciekłym. Jednak IWOW mogą istnieć poza ekosferą. Co więcej, obecne tam życie może być znacznie lepiej chronione niż życie na Ziemi. W światach taki jak nasz życie narażone jest na wiele zagrożeń, od uderzeń asteroidów przez niebezpieczne rozbłyski słoneczne po eksplozje pobliskich supernowych.
      Stern, który zaprezentował swoją hipotez podczas 52. dorocznej Lunar and Planetary Science Conference, zauważa, że światy z wewnętrznym ciekłym oceanem” zapewniają istniejącemu tam życiu lepszą stabilność środowiskową i są mniej narażone na zagrożenia ze strony własnej atmosfery, gwiazdy, układu planetarnego czy galaktyki niż światy takie jak Ziemia, z oceanem na zewnątrz. IWOW są bowiem chronione przez grubą, liczącą nawet dziesiątki kilometrów, warstwę lodu i skał.
      Uczony zauważa ponadto, że warstwa ta chroni potencjalnie obecne tam życie przed wykryciem jakąkolwiek dostępną nam techniką. Jeśli więc w takich światach istnieje życie i jeśli może w nich rozwinąć się inteligentne życie to – jak zauważa Stern – istnienie IWOW pozwala na poradzenie sobie z paradoksem Fermiego. Jego twórca, Enrico Fermi, zwrócił uwagę, że z jednej strony wszystko wskazuje na to, że wszechświat powinien być pełen życia, w tym życia inteligentnego, a my dotychczas nie mamy dowodu na jego istnienie. Ta sama warstwa, która tworzy w takich światach stabilne i bezpieczne środowisko jednocześnie uniemożliwia wykrycie tego życia, mówi Stern.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W 2010 roku japońska ekspedycja naukowa wybrała się do Wiru Południowopacyficznego (South Pacyfic Gyre). Pod nim znajduje się jedna z najbardziej pozbawionych życia pustyń na Ziemi. W pobliżu centrum SPG znajduje się oceaniczny biegun niedostępności. A często najbliżej znajdującymi się ludźmi są... astronauci z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Tutejsze wody są tak pozbawione życie, że 1 metr osadów tworzy się tutaj przez milion lat.
      Centrum SPG jest niemal nieruchome, jednak wokół niego krążą prądy oceaniczne, przez które do centrum dociera niewiele składników odżywczych. Niewiele więc tutaj organizmów żywych.
      Japońscy naukowcy pobrali z dna, znajdującego się 6000 metrów pod powierzchnią, rdzeń o długości 100 metrów. Mieli więc w nim osady, które gromadziły się przez 100 milionów lat.
      Niedawno poinformowali o wynikach badań rdzenia. Tak, jak się spodziewali, znaleźli w osadach bakterie, było ich jednak niewiele, od 100 do 3000 na centymetr sześcienny osadów. Później jednak nastąpiło coś, czego się nie spodziewali. Po podaniu pożywienia bakterie ożyły.
      Ożyły i zaczęły robić to, co zwykle robią bakterie, mnożyć się. Dwukrotnie zwiększały swoją liczbę co mniej więcej 5 dni. Powoli, gdyż np. bakterie E.coli dwukrotnie zwiększają w laboratorium swoją liczbę co około 20 minut). Jednak wystarczyło to, by po 68 dniach bakterii było 10 000 razy więcej niż pierwotnie.
      Weźmy przy tym pod uwagę, że mówimy o bakteriach sprzed 100 milionów lat. O mikroorganizmach, które żyły, gdy planeta była opanowana przez dinozaury. Minęły cztery ery geologiczne, a one – chronione przed promieniowaniem kosmicznym i innymi wpływami środowiska przez kilometry wody – czekały w uśpieniu.
      Jeśli teraz uświadomimy sobie, że 70% powierzchni planety jest pokryte osadami morskimi, możemy przypuszczać, że znajduje się w nich wiele nieznanych nam, uśpionych mikroorganizmów sprzed milionów lat.
      Kolejną niespodzianką był fakt, że znalezione przez Japończyków bakterie korzystają z tlenu. Osady, z których je wyodrębniono, są pełne tlenu. Problemem w SPG nie jest zatem dostępność tlenu, a pożywienia.
      To jednak nie koniec zaskoczeń. Okazało się, że wydobyte z osadów bakterie nie tworzą przetrwalników (endosporów). Bakterie przetrwały w inny sposób. Jeszcze większą niespodzianką było znalezienie w jednej z próbek dobrze funkcjonującej populacji cyjanobakterii z rodzaju Chroococcidiopsis. To bakterie potrzebujące światłą, więc zagadką jest, jak przetrwały 13 milionów lat w morskich osadach na głębokości 6000 metrów. Z drugiej strony wiemy, że jest niektórzy przedstawiciele tego rodzaju są wyjątkowo odporni. Tak odporny, że niektórzy mówią o wykorzystaniu ich do terraformowania Marsa.
      Biorąc uwagę niewielkie przestrzenie z powietrzem wewnątrz osadów, brak endosporów i szybkie ożywienie, naukowcy przypuszczają, że bakterie pozostały żywe przez 100 milionów lat, jednak znacząco spowolniły swój cykl życiowy. To zaś może oznaczać, że... są nieśmiertelne.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Drapieżniki żyjące w pobliżu ludzi mogą nawet połowę pożywienia czerpać ze źródeł pochodzących od ludzi. To, jak obawiają się naukowcy z University of Wisconsin-Madison, może mieć destrukcyjny wpływ na środowisko naturalne.
      Uczeni badali dietę siedmiu gatunków drapieżników żyjących w regionie Wielkich Jezior. Zbierali kości i próbki futra zarówno z odległych terenów parków narodowych, jak i z terenów miejskich. Stwierdzili, że im bliżej człowieka żyje drapieżnik, w tym większym stopniu polega na pożywieniu pochodzącym od ludzi.
      Ewolucja spowodowała, że badane gatunki konkurują o różne źródła pożywienia. Jednak w momencie, gdy w znacznym stopniu żywią się tym, co pochodzi od ludzi, zaczynają w większym stopniu konkurowac między sobą. To może zmienić stosunki zarówno pomiędzy drapieżnikami, jak i drapieżnikami a ich dotychczasowymi ofiarami. Nie wiadomo, jaki będzie to miało wpływ na ekosystem, jednak naukowcy obawiają się, że niekorzystny, gdyż ekosystemy ewoluowały pod silną presją tych drapieżników.
      O tym, jak bardzo drapieżniki polegały na diecie pochodzącej od człowieka, decydowało kilka czynników. Tam, gdzie zwierzęta żyły w najbardziej zmienionym przez człowieka środowisku, średnio ponad 25% pożywienia czerpały ze źródeł od człowieka.
      Widoczna była też różnica pomiędzy gatunkami. Tak zdeklarowany drapieżnik jak ryś rudy w niewielkim stopniu polegał na diecie z ludzkich źródeł. Ale widoczne jest, że gatunki bardziej oportunistyczne, jak kojoty, lisy, kuna rybożerna czy kuna, jeśli mieszkały blisko ludzi, to z takich źródeł mogły czerpać nawet ponad 50% pożywienia, mówi główny autor badań, Phil Manlick. To szokująco wysoki odsetek.
      Naukowcy zauważają, że poleganie na diecie ze źródeł pochodzących od człowieka powoduje, że drapieżniki bardziej niż w naturze konkurują ze sobą o źródła pożywienia. To może prowadzić do większej liczby konfliktów pomiędzy nimi. Ponadto czyni je łatwiejszym celem dla człowieka oraz może zmienić sposób, w jaki polują one na swoje tradycyjne ofiary, co z kolei może mieć niekorzystny wpływ na środowisko naturalne.
      Naukowcy zbadali dietę niemal 700 przedstawicieli różnych gatunków.  Porównywali ją w zależności od gatunku oraz odległości od ludzkich siedzib. Określenie diety możliwe było dzięki badaniom izotopów węgla zawartych w futrze i szczątkach zwierząt. Izotopy naprawdę powodują, że jesteś tym, co jesz. Jeśli przyjrzymy się ludziom, to przekonamy się, że nasz skład izotopowy jest podobny do składu kukurydzy, mówi Manlick. Dzieje się tak, gdyż pożywiamy się roślinami oraz zwierzętami jedzącymi rośliny.
      Ludzie pożywienie, pełne kukurydzy i cukru, ma charakterystyczny skład izotopowy. Organizmy zwierząt, które je spożywają, wchłaniają te izotopy. Z kolei drapieżniki żywiące się dziko żyjącymi roślinożercami, mają inny skład izotopowy.
      Bardzo szeroki zakres geograficzny i gatunkowy przeprowadzonych badań wskazuje, że trend do zastępowania diety naturalnej dietą pochodzącą od człowieka, nie jest ograniczony do konkretnego gatunku czy konkretnej lokalizacji. Nie wiadomo, jak wpływa to na ekosystem.
      Gdy drastycznie zmienisz jeden z najważniejszych aspektów dla danego gatunku – jego źródło pożywienia – przyniesie to nieznane konsekwencje całej strukturze ekosystemu. Na nas, jako ekologach i biologach, leży obowiązek zrozumienia tego nowego ekosystemu oraz określenia, kto na tym wygra, a kto przegra, dodaje profesor Jon Pauli.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowy stworzył wielką bazę danych wszystkich znanych genomów bakteryjnych obecnych w mikrobiomie ludzkich jelit. Baza umożliwia specjalistom badanie związków pomiędzy genami bakterii a proteinami i śledzenie ich wpływu na ludzkie zdrowie.
      Bakterie pokrywają nas z zewnątrz i od wewnątrz. Wytwarzają one proteiny, które wpływają na nasz układ trawienny, nasze zdrowie czy podatność na choroby. Bakterie są tak bardzo rozpowszechnione, że prawdopodobnie mamy na sobie więcej komórek bakterii niż komórek własnego ciała. Zrozumienie wpływu bakterii na organizm człowieka wymaga ich wyizolowania i wyhodowania w laboratorium, a następnie zsekwencjonowania ich DNA. Jednak wiele gatunków bakterii żyje w warunkach, których nie potrafimy odtworzyć w laboratoriach.
      Naukowcy, chcąc zdobyć informacje na temat tych gatunków, posługują się metagenomiką. Pobierają próbkę interesującego ich środowiska, w tym przypadku ludzkiego układu pokarmowego, i sekwencjonują DNA z całej próbki. Następnie za pomocą metod obliczeniowych rekonstruują indywidualne genomy tysięcy gatunków w niej obecnych.
      W ubiegłym roku trzy niezależne zespoły naukowe, w tym nasz, zrekonstruowały tysiące genomów z mikrobiomu jelit. Pojawiło się pytanie, czy zespoły te uzyskały porównywalne wyniki i czy można z nich stworzyć spójną bazę danych, mówi Rob Finn z EMBL's European Bioinformatics Institute.
      Naukowcy porównali więc uzyskane wyniki i stworzyli dwie bazy danych: Unified Human Gastrointestinal Genome i Unified Gastrointestinal Protein. Znajduje się w nich 200 000 genomów i 170 milionów sekwencji protein od ponad 4600 gatunków bakterii znalezionych w ludzkim przewodzie pokarmowym.
      Okazuje się, że mikrobiom jelit jest nie zwykle bogaty i bardzo zróżnicowany. Aż 70% wspomnianych gatunków bakterii nigdy nie zostało wyhodowanych w laboratorium, a ich rola w ludzkim organizmie nie jest znana. Najwięcej znalezionych gatunków należy do rzędu Comentemales, który po raz pierwszy został opisany w 2019 roku.
      Tak olbrzymie zróżnicowanie Comentemales było wielkim zaskoczeniem. To pokazuje, jak mało wiemy o mikrobiomie jelitowym. Mamy nadzieję, że nasze dane pozwolą w nadchodzących latach na uzupełnienie luk w wiedzy, mówi Alexancre Almeida z EMBL-EBI.
      Obie imponujące bazy danych są bezpłatnie dostępne. Ich twórcy uważają, że znacznie się one rozrosną, gdy kolejne dane będą napływały z zespołów naukowych na całym świecie. Prawdopodobnie odkryjemy znacznie więcej nieznanych gatunków bakterii, gdy pojawią się dane ze słabo reprezentowanych obszarów, takich jak Ameryka Południowa, Azja czy Afryka. Wciąż niewiele wiemy o zróżnicowaniu bakterii pomiędzy różnymi ludzkimi populacjami, mówi Almeida.
      Niewykluczone, że w przyszłości katalogi będą zawierały nie tylko informacje o bakteriach żyjących w naszych jelitach, ale również na skórze czy w ustach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W budownictwie od dawna wykorzystuje się materiały pochodzenia biologicznego, np. drewno. Gdy się ich używa, nie są już jednak żywe. A gdyby tak stworzyć żyjący budulec, który jest w stanie się rozrastać, a przy okazji ma mniejszy ślad węglowy? Naukowcy nie poprzestali na zadawaniu pytań i zabrali się do pracy, dzięki czemu uzyskali beton i cegły z bakteriami.
      Zespół z Uniwersytetu Kolorado w Boulder podkreśla, że skoro udało się utrzymać przy życiu pewną część bakterii, żyjące, i to dosłownie, budynki nie są wcale tylko i wyłącznie pieśnią przyszłości.
      Pewnego dnia takie struktury będą mogły, na przykład, same zasklepiać pęknięcia, usuwać z powietrza niebezpieczne toksyny, a nawet świecić w wybranym czasie.
      Na razie technologia znajduje się w powijakach, ale niewykluczone, że kiedyś żyjące materiały poprawią wydajność i ekologiczność produkcji materiałów budowlanych, a także pozwolą im wyczuwać i wchodzić w interakcje ze środowiskiem - podkreśla Chelsea Heveran.
      Jak dodaje Wil Srubar, obecnie wytworzenie cementu i betonu do konstruowania dróg, mostów, drapaczy chmur itp. generuje blisko 6% rocznej światowej emisji dwutlenku węgla.
      Wg Srubara, rozwiązaniem jest "zatrudnienie" bakterii. Amerykanie eksperymentowali z sinicami z rodzaju Synechococcus. W odpowiednich warunkach pochłaniają one CO2, który wspomaga ich wzrost, i wytwarzają węglan wapnia (CaCO3).
      Naukowcy wyjaśnili, w jaki sposób uzyskali LBMs (od ang. living building material, czyli żyjący materiał), na łamach pisma Matter. Na początku szczepili piasek żelatyną, pożywkami oraz bakteriami Synechococcus sp. PCC 7002. Wybrali właśnie żelatynę, bo temperatura jej topnienia i przejścia żelu w zol wynosi ok. 37°C, co oznacza, że jest kompatybilna z temperaturami, w jakich sinice mogą przeżyć. Poza tym, schnąc, żelatynowe rusztowania wzmacniają się na drodze sieciowania fizycznego. LBM trzeba schłodzić, by mogła się wytworzyć trójwymiarowa hydrożelowa sieć, wzmocniona biogenicznym CaCO3.
      Przypomina to nieco robienie chrupiących ryżowych słodyczy, gdy pianki marshmallow usztywnia się, dodając twarde drobinki.
      Akademicy stworzyli łuki, kostki o wymiarach 50x50x50 mm, które były w stanie utrzymać ciężar dorosłej osoby, i cegły wielkości pudełka po butach. Wszystkie były na początku zielone (sinice to fotosyntetyzujące bakterie), ale stopniowo brązowiały w miarę wysychania.
      Ich plusem, poza wspomnianym wcześniej wychwytem CO2, jest zdolność do regeneracji. Kiedy przetniemy cegłę na pół i uzupełnimy składniki odżywcze, piasek, żelatynę oraz ciepłą wodę, bakterie z oryginalnej części wrosną w dodany materiał. W ten sposób z każdej połówki odrośnie cała cegła.
      Wyliczenia pokazały, że w przypadku cegieł po 30 dniach żywotność zachowało 9-14% kolonii bakteryjnych. Gdy bakterie dodawano do betonu, by uzyskać samonaprawiające się materiały, wskaźnik przeżywalności wynosił poniżej 1%.
      Wiemy, że bakterie rosną w tempie wykładniczym. To coś innego niż, na przykład, drukowanie bloku w 3D lub formowanie cegły. Gdybyśmy mogli uzyskiwać nasze materiały [budowlane] na drodze biologicznej, również bylibyśmy w stanie produkować je w skali wykładniczej.
      Kolejnym krokiem ekipy jest analiza potencjalnych zastosowań platformy materiałowej. Można by dodawać bakterie o różnych właściwościach i uzyskiwać nowe materiały z funkcjami biologicznymi, np. wyczuwające i reagujące na toksyny w powietrzu.
      Budowanie w miejscach, gdzie zasoby są mocno ograniczone, np. na pustyni czy nawet na innej planecie, np. na Marsie? Czemu nie. W surowych środowiskach LBM będą się sprawować szczególnie dobrze, ponieważ do wzrostu wykorzystują światło słoneczne i potrzebują bardzo mało materiałów egzogennych. [...] Na Marsa nie zabierzemy ze sobą worka cementu. Kiedy wreszcie się tam wyprawimy, myślę, że naprawdę postawimy na biologię.
      Badania sfinansowała DARPA (Agencja Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych).

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...