Микроорганизмы:

Аэробные спорообразующие прокариоты

News image

Аэробными бактериями называются организмы, нуждающиеся для нормального функционирования в молекулярном кислороде. Аэробн...

Кокки

News image

Кокки (от греч. kókkos — «зерно») — бактерии шаровидной формы. Диаметр 1— 2 мкм, неподвижны, не образуют спор, ...

Основы вирусологии:

ОСНОВЫ ВИРУСОЛОГИИ. Общие понятия о вирусах

Вирусология — одна из основных биологических наук. Занимается изучением вирусов. Вирусы — это организмы, не способные ...

Основные виды простейших, вызывающих заболевания у человека. Кл. Жгутиконосцы

Основное отличие простейших этого класса — наличие на одной из стадий развития жгутика — одного или нескольких. Наибол...

Госпитальные инфекции

Определение понятия. Госпитальными инфекциями являются эндогенные и экзогенные инфекции, приобретенные больными в меду...

Авторизация





За образование облаков отвечают микробы

за образование облаков отвечают микробы

Американские и французские ученые оценили, какую роль играют живые объекты в образовании кристалликов льда в облаках. Образование таких кристалликов (ядер замерзания) — начальная ступень в сложном процессе выпадения снежных осадков. Выяснилось, что ядрами замерзания становились в основном (на 25-100%) ДНК-содержащие объекты, которые разрушались при нагревании и под действием растворяющих ферментов. Бактериальное сообщество тропосферы еще совершенно не изучено, но полученные результаты говорят о том, что его влиянии на климат нашей планеты явно недооценено.

Какими только существами человек не наделял небеса: сначала там жили боги разных национальностей, вместе с ними там летали влюбленные, включая и «Lucy in the sky», затем небо опустело, отданное на откуп законам физики, химии и самолетам, в какой-то момент за небо взялись биологи. И атмосфера постепенно заселилась микробами.

Примерно 150 лет назад Пастер начал изучать микроорганизмы, летающие в воздухе. С помощью специального приспособления типа велосипедного насоса он брал пробы воздуха высоко в горах и вокруг парижских помоек с тем, чтобы понять, сколько и каких микробов находится в воздушной среде. Ясно, что по числу и разнообразию микробов парижские помойки держали лидерство. После пастеровских экспериментов воздух рассматривался как среда, через которую могут переноситься болезнетворные микробы.

В 80-е годы XX века ученые собрали данные о составе аэрозолей в воздухе. Оказалось, что в атмосфере содержится огромное количество биологических частиц, в том числе и живых клеток: водорослей, бактерий, одноклеточных животных, спор грибов, пыльцы. Эти живые клетки могут перемещаться на колоссальные расстояния, не теряя своей жизнеспособности. Возникло представление об аэропланктоне, который, подобно планктону морскому, существует во взвешенном состоянии в трехмерной среде, пассивно следуя течениям. Считалось, что аэропланктон — это полностью привнесенный элемент атмосферы, местом его рождения являются суша или море, а полет над родными стихиями — случайный (для морских и почвенных микроорганизмов) или эпизодический (для пыльцы и спор) момент жизненного цикла.

Но в начале текущего века было сделано поразительное открытие. Некоторые бактерии, находясь в облаках, продолжают активную жизнедеятельность, синтез белков, деление. Таким образом, аэропланктон приобрел черты самостоятельности, по крайней мере часть его могла использовать атмосферу как постоянное местообитание или как место длительного пребывания. А коль скоро аэропланктон — постоянный компонент атмосферы, то стоило задуматься о той роли, которую он играет в своем окружении и как он его изменяет.

Параллельно с исследованием аэропланктона было показано, что бактерии принципиально могут служить центрами образования кристалликов льда и дождевых капель в облаках. Образование облаков и последующее выпадение осадков начинается с нуклеации , то есть образования первичных капель или кристаллов; затем за счет конденсации и коагуляции капли увеличиваются и выпадают в виде дождя или снега. Ядрами нуклеации могут стать гидрофильные твердые или жидкие частицы размером от нескольких десятых микрометра до нескольких микрометров. А в качестве ядер замерзания, то есть нуклеации льда, выступают частицы того же размера, но их природа и механизм образования первичных кристаллов неизвестны.

Опытным путем установлено, что некоторые бактерии являются превосходными ядрами замерзания, присутствие их в атмосфере ускоряет процесс образования облаков. Активным агентом нуклеации, как выяснилось, работают белки клеточной стенки. Таким образом, присутствие в составе аэропланктона бактерий может ускорить образование облаков. Итак, бактерии оказываются ускорителями образования облаков, но, возможно, всё это любопытные, но экзотические явления, в буквальном смысле не делающие погоды.

Чтобы понять, насколько велик вклад микроорганизмов в процесс образования облаков, ученые задались целью оценить, сколько содержится бактерий в общей массе частиц-нуклеаторов. По одним оценкам, около 25% всех нуклеаторов составляют биологические объекты (содержащие белки), по другим оценкам — около 74%. Количество их не зависит от времени года и широты места. Примерно 20% от общего числа биологических аэрозольных частиц распространены всесветно. Они есть повсюду, даже над Антарктидой.

В новом исследовании показано, что образование ядер замерзания еще теснее связано с присутствием в атмосфере микроорганизмов. Это исследование провели специалисты из Университета штата Луизиана (Батон-Руж, США), Университета штата Монтана (Бозман, США) и Национального исследовательского института агрономии (Монфаве, Франция). Ученые изучили пробы снега, взятые после снегопадов в различных районах мира: в Южной Франции (Альпы и Пиренеи), в США (штат Монтана), в Антарктиде (остров Росса) и на канадской территории Юкон (ледник Витон).

Пробы снега расплавили, выделили все твердые частицы и далее провели изящный эксперимент. Размешали частицы в меньшем объеме воды и, чтобы продемонстрировать пригодность данных частиц в качестве ядер замерзания, заморозили при температуре минус 2–9°C. Потом пробы снова расплавили, часть обработали лизоцимом — ферментом, разрушающим оболочку бактериальных клеток, другую часть нагрели до температуры 95°C. А оставшуюся часть оставили без изменений в качестве контроля.

Оказалось, что нагревание снижает способность образовывать кристаллы льда: кристаллообразование замедлялось на 69–100% (при нагревании инактивировалось 69–100% ядер нуклеации). Из обработанных лизоцимом вновь замерзали только около четверти пробирок. Контрольные образцы не изменили своей способности к повторному замерзанию. Ученые предполагают, что тем активным агентом, который терял рабочую форму при нагревании, был белок клеточных стенок. При этом опыты с лизоцимом показали, что клеточная стенка должна быть еще и неповрежденной, только тогда белки были в состоянии исполнять свою «метеорологическую» функцию.

Удивительно, насколько высокой оказалась доля белков и живых микроорганизмов среди всех частиц, вызывающих кристаллизацию воды, — она составила не менее 69%. А мы при этом даже не знаем, каково постоянное микронаселение облаков и как устроены эти обширнейшие экосистемы. И тем более пока не готовы включить этот внушительный компонент в модели климата планеты.




Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Микроорганизмы и человек:

Разработки новосибирских учёных улучшает качество жизни

Ещё 15 лет назад Новосибирские ученые разработали пробиотики, содержащие высокое количество живых и полезных микроорга...

Причина желтой лихорадки

В виде малярии медики столкнулись с первым инфекцион­ным заболеванием, вызываемым микроорганизмами, не являющи­мися ба...

Первые препараты

После того как было установлено роль бактерий в возникновении инфекционных болезней, следующей задачей для ученых стал...

Иммунитет:

Сопротивление бактерий

Пока мы разрабатываем более изощренные оружия против бактерий, те находят все лучшее средства против наших лекарств. Д...

Иммунитет

Общность всех защитных функций организма, позволяющих ему противостоять всем генетически чужеродным вирусам, бактериям, ...

Специфический и неспецифический иммунитет

Устойчивость организма к различным вирусам, инфекциям во многом зависит от иммунитета. Именно хорошая иммунная защита на...