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 Большой адронный коллайдер многие воспринимают как инструмент изучения первых мгновений жизни Вселенной и поиска редких частиц. Но ушедший на обновление ускоритель частиц все еще приносит новые данные и о таких, казалось бы, хорошо изученных объектах, как ядро атома кислорода. Физики ЦЕРН выяснили, что и оно, и ядро атома неона ведут себя не так, как предсказывали модели.
Чешские археологи, изучая огромное древнее сооружение возрастом примерно 6500 лет, пришли к выводу, что входы в него расположены не случайным образом, а с учетом движения по небу Солнца и Луны. Судя по всему, этот неолитический памятник, который более чем на тысячу лет старше самого раннего этапа строительства Стоунхенджа, служил местом для проведения ритуалов, связанных с небесными светилами.
Ученые из МФТИ, Института ядерных исследований РАН, НИЯУ МИФИ и Института теоретической физики имени Л. Д. Ландау РАН предложили подход к поиску электрического дипольного момента протонов и дейтронов. Концепция позволяет исследовать оба типа частиц в одном накопительном кольце — как в специально построенном, так и в уже существующем ускорительном комплексе с соответствующей модернизацией.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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