Бактерии обмениваются информацией, чтобы сохранить стабильность своих сообществ
Ученые решили одну из загадок микробиологии: как сообщества микробов сохраняют свою специализацию, невзирая на изменения видового состава. Оказалось, бактерии «учат новичков» нужному поведению, просто заваливая их пакетами генетической информации.
Биологи из Университета Дьюка (США) предложили простое объяснение, как микробы образуют сообщества, где все его члены выполняют одни и те же функции, независимо от вида отдельных микроорганизмов. Оказалось, микробы через горизонтальный перенос генов постоянно обмениваются инструкциями, что нужно делать в текущей среде. Таким генетическим прессингом сообщества буквально перепрограммируют своих новых участников, благодаря чему могут существовать сколь угодно долго, сообщают ученые в журнале Nature Chemical Biology.
Микробы живут повсеместно на Земле и обычно они собираются в сообщества (микробиомы) — обширные группы микроорганизмов, которые живут в общей среде, выполняют одинаковые функции и имеют схожие свойства. Например, в микробиом человеческого кишечника входят несколько сотен видов бактерий, но все они занимаются одним и тем же делом: перерабатывают пищу и уничтожают вредные бактерии, поступающие с едой. Ученые долго не могли понять, как именно микробиомам удается сохранять такое однообразие функций и свойств, если в сообществе могут быть сотни видов микробов.
Американские биологи обратили внимание на гены, кодирующие ту или иную функцию. Их количество в генофонде микробиома остается на удивление постоянным, даже если один вид микробов в сообществе резко сменился на другой. Ученые предположили, что здесь задействован горизонтальный перенос генов. Это процесс передачи генетической информации между организмами одного поколения, а не от родителей к потомству, как обычно происходит. Таким способом бактерии получают новые функции (например, умение противостоять новому антибиотику), которых нет в их врожденном генетическом коде. Образно говоря, микроорганизмы обучают друг друга новым навыкам.
Ученые успешно проверили свою гипотезу с помощью компьютерного моделирования, после чего провели эксперимент на реальных микробах. В их сообществах было до 72 различных видов бактерий, которые постоянно меняли свой генетический состав — до 13 генов одновременно. Наблюдения показали, что уровень стабильности тех или иных генов прямо пропорционален частоте обмена этими генами. Самые стабильные гены, которые как раз отвечали за основные функции в том или ином микробиоме, буквально наводняли собой среду проживания бактерий. Пакеты этой генетической информации постоянно циркулировали между микробами, не оставляя им шанса «научиться» каким-то другим функциям.
Новое исследование интересно не только объяснением того, как сообщества бактерий сохраняют стабильность. Используя горизонтальный перенос генов, можно искусственно создавать программируемые микробиомы, которые будут выполнять полезные функции. Например, очищать водоёмы от грязи и токсичных веществ или превращать отходы в биотопливо. По словам Линчонга Ю, профессора биомедицинской инженерии и одного из соавторов работы, их подход позволяет не беспокоиться о видовом составе конструируемых микробиомов — бактерии сами «заставят» своих соседей делать нужную работу.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Авторы нового исследования провели сравнительный анализ видов паукообразных и выяснили, какие эволюционные и биомеханические факторы делают одних пауков быстрыми, а других — медленными. Параллельно ученые выделили из этой группы рекордсмена по скорости перемещения.
Сотрудники факультета экономических наук НИУ ВШЭ показали, что точность прогноза рождаемости в России можно улучшить почти в полтора раза, если добавить в модель динамику поисковых запросов по темам, связанным с беременностью и родами. В наиболее эффективных моделях ошибка прогноза снижается с 4,6 до 3,2%.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии