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 Ученые использовали квантовые процессоры для расчета поведения атомов внутри жидкой соли, из которой образуется топливо для термоядерного синтеза. Модель с высокой точностью рассчитала химические связи внутри заряженной жидкости. Это поможет инженерам быстрее подобрать состав компонентов для будущих электростанций.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Американское военное ведомство опубликовало четвертую часть материалов о неопознанных летающих объектах. Собственно новых файлов не так много: как и в прошлые разы, значительная часть опубликованного была известна ранее. Однако есть детали, которые действительно интересны и указывают на объекты, чья природа не может быть легко объяснена в рамках известного землянам на сегодняшний день.
Ученые Сеченовского Университета выявили генетические особенности, связанные с развитием разных клинических форм ювенильной склеродермии — редкого аутоиммунного заболевания, которое приводит к поражению кожи, сосудов и соединительной ткани. Исследование показало, что полиморфизм ряда генов,участвующих в патогенезе склеродермии предрасполагает к развитию разных клинических форм болезни. В перспективе эти данные могут позволить точнее прогнозировать течение заболевания и подбирать терапию индивидуально.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Перепад температуры способен породить спиновый ток — причем безо всякого электрического тока, проводов и контактов. Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ Евгений Седов и Алексей Кавокин теоретически показали, что газ экситонных поляритонов превращает тепловой градиент в целое семейство спиновых и поляризационных токов. Их работа описывает оптические аналоги хорошо известных термоэлектрических эффектов и формулирует правила, по которым с помощью тепла можно управлять поляризацией света.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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