Уничтожение всех бактерий на земле приведет к: 7. Уничтожение всех бактерий на Земле приведет к: 1) расцвету жизни 2) улучшению здоровья населения 3) угнетению и исчезновению жизни 4) к исчезновению заразных болезней ДЗ это |

Содержание

Митохондрии помнят, что они были бактериями – Наука – Коммерсантъ

20K

8 мин.

…

Внутреннюю организацию клетки животных и растений можно сравнить с коммуной, где все равны и каждый выполняет одну, очень специфическую роль, создавая сбалансированный ансамбль. И вот только одна структура, митохондрия, может похвастаться множественностью внутриклеточных функций, которые определяют ее уникальность и обособленность, граничащие с некоторой самодостаточностью.

До сих пор идут споры, существуют ли эукариотические (имеющие ядра) клетки без митохондрий. Пока четко доказанных подтверждений тому нет, считается, что ядерных клеток без митохондрий не существует

Эту структуру открыли в середине XIX века, и в течение 150 лет почти все считали, что ее единственная функция — быть энергетической машиной клетки. Грубо говоря, организм получает питательные вещества, которые после определенной деградации доходят до митохондрии и дальше происходит окислительная деградация питательных веществ, сопряженная с запасанием энергии в виде богатой энергией фосфорной связи в молекуле АТФ. Организм повсеместно использует энергию АТФ, расходуя ее на проведение нервного сигнала, мышечное сокращение, образование тепла, синтез нужных клеточных компонентов, уничтожение ненужных веществ и пр. В сутки в организме человека генерируется АТФ, весом равная весу самого человека, и в основном это заслуга митохондрий. До сих пор идут споры, существуют ли эукариотические (имеющие ядра) клетки без митохондрий. Пока четко доказанных подтверждений тому нет, считается, что ядерных клеток без митохондрий не существует.

Постулат доминирующей в клетке энергетической функции митохондрии как-то оставлял в тени уже давно высказанную и всеми поддерживаемую теорию бактериального происхождения митохондрий. В простой трактовке она выглядит так: около 600 млн лет назад в клетку т. н. гетеротрофов внедряется бактерия, которая умеет утилизировать кислород. Есть точка зрения, что появление внутри клетки нового типа бактерий было вызвано постоянным увеличением в атмосфере Земли кислорода, начавшим поступать из мирового океана в атмосферу около 2,4 млрд лет назад. Высокая окислительная способность кислорода представляла опасность для внутриклеточных органических и неорганических элементов, и появляются бактерии, уничтожающие кислород в присутствии ионов водорода с образованием воды. Таким образом внутри клетки содержание кислорода уменьшается, а с ним и уменьшается вероятность нежелательного окисления клеточных компонентов, что, наверно, полезно для клетки.

Однако попадание в ядерную клетку бактерий давало им и ряд преимуществ, в частности, оно дало им эволюционную нишу с ограниченным объемом и окруженную мембраной. Можно было обеспечить больший запас различных веществ, которые можно «складировать» не внутри ограниченного собственного объема, а снаружи, но в пределах своей «собственности», где они не будут разворованы другими организмами. Это соображение подтверждается в условиях, когда клетка вдруг перестает получать кислород и питательные вещества (например, при прекращении кровотока в участок ткани, что происходит при инфарктах и инсультах). Митохондрия в этих условиях уже не может быть энергетической машиной клетки (производить АТФ без кислорода трудно) и превращается в паразита — она начинает поглощать АТФ для того, чтобы обеспечить генерацию разницы мембранных потенциалов на своей мембране и поддержать свои собственные процессы. Для чего это нужно митохондрии — пока не понятно, но полуавтономный статус митохондрии в клетке тут проявляется особенно заметно — подобное поведение в кризисных условиях выглядит довольно эгоистичным. Не для того ли она производит АТФ в количествах, превышающих нужды клетки, чтобы обеспечить себе «подушку безопасности» в условиях кризиса?

Попадание бактерий во внутриклеточную нишу обеспечивало и защиту от внешних врагов (а основные враги для бактерии — вирусы, то есть фаги). При этом было позволено выпускать сигнальные защитные вещества в ограниченный внутриклеточный объем; когда же бактерии существовали в «океане», выпуск таких сигнальных веществ был нерациональным — они немедленного разбавлялись в нем. Жизнь внутриклеточных бактерий в этой нише дала определенные преимущества: бактерии производят энергию и организуют в своей мембране белок, который выбрасывает в цитоплазму клетки синтезированный АТФ, чем клетка и пользуется. В итоге вроде бы наступает баланс: клетка дает митохондрии питательные субстраты, митохондрия дает клетке энергию,— что укрепляет теорию симбиотического взаимоотношения бактерий (они уже становятся митохондриями) с остальными частями клетки. Основными аргументами, подкрепляющими бактериальное происхождение митохондрий, является большое сходство химического состава бактерий и митохондрий и сходство элементов биоэнергетики. Одним из родоначальников эндосимбиотической теории происхождения митохондрий можно считать русского ботаника Константина Мережковского, который в конце XIX — начале ХХ века предположил, что хлоропласты (структуры растительных клеток, отвечающие за фотосинтез) имеют бактериальное происхождение. Позже аналогичное предположение было сделано и для митохондрий.

Из сказанного видно, что понятие симбиоза и некоторого «эгоистического» поведения митохондрий довольно размыто. Да и идеалистическая картина симбиоза была «омрачена» в самом конце ХХ века открытием, что митохондрии, выпуская сигнальные молекулы, отдающие приказ на уничтожение клетки, отвечают за ее гибель. То есть вроде бы все по пословице «сколько волка ни корми…». Однако надо взглянуть на ситуацию с другой стороны. Нужна ли клеточная смерть организму? Да, но не для всех клеток. Это обязательный процесс для тех клеток, которые постоянно делятся — иначе будет разрастание ткани, которое может быть нежелательным. Принципиально это и для предотвращения и лечения различного опухолеобразования. А вот для тех клеток, которые не очень умеют делиться, например, для нейронов или кардиомиоцитов, смерть не полезна. Если же рассматривать этот вопрос с позиции самих митохондрий, это выглядит как почти неприкрытый шантаж: или ты обеспечиваешь меня всем, что я хочу, или я убью тебя. С позиции же организма, все хорошо, когда митохондрия убивает неправильную клетку, и плохо, если убивает хорошую и нужную.

Основными аргументами, подкрепляющими бактериальное происхождение митохондрий, является большое сходство химического состава бактерий и митохондрий и сходство элементов биоэнергетики

Приведенные выше рассуждения — это явный конфликт эволюционной стратегии и человеческой логики, пытающейся оценить ситуацию с позиции субъекта, внутри которого живут существа, способные из друзей превратиться во врагов. Этот конфликт не мешает исследователям понимать, что митохондрия, хоть она и «помнит», что была бактерией, активно участвует в функционировании клетки; важная роль митохондрий объясняет необходимость предоставления им привилегий. В определенных условиях они превращаются в источник наследуемых или приобретенных заболеваний — в частности, тех, которыми занимается митохондриальная медицина. Таких заболеваний — очень тяжелых и почти не поддающихся лечению — больше сотни. Да и помимо них есть великое множество болезней, предположительно обусловленных неправильным функционированием митохондрий. Существуют теории митохондриального происхождения рака, болезни Паркинсона, Альцгеймера и других — с весьма достойным научным подтверждением.

Сегодня выяснилось, что большинство болезней сопровождается сбоем в работе внутриклеточной машины проверки качества митохондрий, своеобразного ОТК, отбраковывающего плохие митохондрии и отправляющего их на внутриклеточное переваривание (митофагию). Сбой возникает, например, при старении организма, и ОТК пропускает неправильные митохондрии. В результате в клетке начинают сосуществовать хорошие и плохие митохондрии. Когда же доля плохих превышает некоторый порог, наступает т. н. «фенотипическое проявление» болезни, которая до сих пор носила невидимый, латентный характер.

Можно сделать два вывода. Во-первых, без митохондрий ядерные клетки существовать не могут. Во-вторых, чтобы защитить клетку от поражения (чем бы оно ни было вызвано: химией, физикой или просто временем), надо «договориться» с митохондриями, то есть обеспечить им «достойное» существование. Это означает не только постоянную подпитку их активности за счет доставки питательных субстратов и кислорода, но и предоставление им своеобразной медицинской страховки, которая при необходимости обеспечит восстановление их структуры и функций и/или правильную утилизацию поврежденных митохондрий. Отсутствие утилизации поврежденных митохондриальных структур может привести к «заражению» здоровых структур, что непременно повлечет за собой заболевание.

Сейчас трансплантация органов стала вполне рутинной процедурой, хотя все еще сложной и дорогостоящей. Развивается и клеточная терапия, то есть пересадка стволовых клеток. А вот о возможности пересадки здоровых митохондрий говорить только начинают. Проблем много, но ключевая роль митохондрий в жизнедеятельности клетки стоит того, чтобы их решить. Часто достаточно вылечить митохондрии — и вылечится клетка. Недавно для лечения последствий инсульта головного мозга оказалось достаточным обеспечить должное функционирование митохондрий почек. То есть налицо «разговоры» (по-английски это звучит более научно — cross-talk) между органами, и почка со своими митохондриями помогает восстановлению головного мозга.

На каком языке «общаются» органы, еще предстоит выяснить,— пока предполагают химический язык общения. Хорошая и здоровая почка со своими здоровыми митохондриями вырабатывает и посылает в кровь эритропоэтин (тот самый, приемом которого увлекались спортсмены и который не только стимулирует выработку эритроцитов, но и мобилизует общий метаболизм, что повышает выносливость). Эритропоэтин обладает сильными нейрозащитными свойствами. Стоит повредить почку, скажем, неумеренным приемом антибиотиков (антибиотики убивают и митохондрии, потому что они — бывшие бактерии), и последствия инсульта головного мозга становятся более драматическими. Так на базе фундаментальных открытий начинает просматриваться стратегия лечения болезней.

Есть великое множество болезней, предположительно обусловленных неправильным функционированием митохондрий

Возьмем, к примеру, сепсис — бактериальную инфекцию, одну из ведущих причин человеческой смертности. Сейчас уже можно — правда, пока шепотом — говорить и о «митохондриальном сепсисе», когда в кровь попадают компоненты митохондрий. Это не менее опасно, чем бактериальный сепсис, так как приводит к гиперактивации иммунного ответа (так называемый синдром системного воспаления, SIRS) и возможной гибели организма.

Как уже было упомянуто, естественными врагами бактерий являются вирусы. Это также верно и для митохондрий. Недавно открытая бактериальная система защиты от вирусов CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats), имеющая все признаки элементарно организованной иммунной системы, заставила задуматься: нет ли иммунной системы у митохондрий? У бактерий эта иммунная система устроена следующим образом: в бактериальном геноме (структурно очень похожем на митохондриальный) располагаются своего рода библиотеки, или антивирусные базы данных — куски генов тех вирусов, с которыми эта бактерия когда-либо встречалась. При считывании информации с этих участков синтезируются так называемые малые РНК. Эти РНК связываются с внедрившимися в бактерию вирусными нуклеиновыми кислотами, а затем такой комплекс расщепляется внутрибактериальными ферментами с нейтрализацией вируса. В чистом виде подобных структур в митохондриальном геноме обнаружено не было, кроме одного-единственного случая, описанного еще на заре исследования CRISPR-системы. Однако мы обнаружили отдельные случаи включения вирусных последовательностей в митохондриальный геном (вирусов гепатита B и гриппа), хотя и довольно редкие для того, чтобы говорить о системе. С другой стороны, наибольшее количество различных структур в геноме мы обнаружили в митохондриях растений, чей геном в разы больше митохондриального генома животных. Это особенно любопытно, учитывая, что растения в целом гораздо больше полагаются на противовирусную защиту на основе интерферирующих РНК, чем животные, поскольку не обладают особыми иммунными клетками, свободно перемещающимися по организму в кровотоке. Кроме того, не стоит забывать, что митохондрии делегируют значительную часть функций клетке, включая передачу части своего генетического материала в клеточное ядро, оставляя себе только «контрольный пакет акций», обеспечивающий их контроль над ключевыми функциями. Вполне возможно, что подобные клеточные библиотеки также были переданы в ядро — явление передачи малых РНК из цитоплазмы внутрь митохондрий известно. А значит, среди них могут быть и иммунные РНК. С другой стороны, возможно, что митохондрии полностью передали функции защиты клетке, довольствуясь возможностью убить клетку, которая их плохо защищает.

Приняв тезис «митохондрии помнят, что они были бактериями», мы можем поменять многое в стратегии базового научного мышления и практической медицинской деятельности, так или иначе связанных с митохондриями. А учитывая количество функций, выполняемых митохондриями в клетке, это большая часть всех биомедицинских задач: от рака до нейродегенеративных заболеваний.

Проблем много, но ключевая роль митохондрий в жизнедеятельности клетки стоит того, чтобы их решить. Часто достаточно вылечить митохондрии — и вылечится клетка

Дмитрий Зоров, доктор биологических наук, МГУ им. М.В. Ломоносова

Каким бы стал наш мир, если бы все вирусы исчезли

Рейчел Нувер
BBC Future

4 июля 2020

Автор фото, Getty Images

Если бы все вирусы вдруг исчезли, мир стал бы совершенно другим — и не факт, что лучше. Что же было бы с нами без вирусов? И что значит «убить победителя»?

Глядя на пугающие картины пандемии Covid-19, разворачивающиеся, благодаря СМИ и соцсетям, перед глазами всего мира, можно подумать, что вирусы только для того и существуют, чтобы поставить человечество на колени и уморить как можно больше людей.

«Тихие разносчики» без симптомов: кто это и в чем их загадка
Будет ли страшной вторая волна коронавируса и когда ее ждать
Мог ли коронавирус «убежать» из лаборатории?

За прошедшее тысячелетие болезни, ими порождаемые, унесли бесчисленное количество жизней. Некоторые из вирусов убивали значительную часть населения планеты: жертвами эпидемии испанского гриппа в 1918 году стало, по разным оценкам, от 50 до 100 млн человек, еще 200 млн, как считается, умерли от оспы только в XX веке.

И нынешняя пандемия Covid-19 — лишь очередной случай из бесконечной серии нападений смертельных вирусов на человечество.

Большинство из нас сейчас, если бы нам вручили волшебную палочку и предложили ею взмахнуть, чтобы избавиться от всех вирусов на планете, с радостью согласилось бы.

Боюсь, это было бы смертельной ошибкой. Фактически, куда более смертельной, чем любой из самых свирепых вирусов.

«Если бы все вирусы вдруг разом исчезли, мир стал бы прекрасен — примерно на день-полтора. А потом мы бы все умерли, вот и всё, — говорит Тони Голдберг, эпидемиолог из Университета Висконсин-Мэдисон. — Те важнейшие вещи, за которые отвечают вирусы, значительно перевешивают зло от них».

В общем, как говорит Сусана Лопес Шаритон, вирусолог из Национального автономного университета Мексики, «без вирусов нам конец».

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Некоторые вирусы сберегают здоровье грибам и растениям

Большинство людей даже не догадывается о том, какую роль играют вирусы в жизни на Земле, обращая внимание только на те из них, которые нас убивают.

Почти все вирусологи изучают исключительно патогены, и только недавно несколько ученых решились исследовать вирусы, благодаря которым живы мы и наша планета.

Благодаря этой маленькой группе исследователей мы, возможно, получим более сбалансированный взгляд на мир вирусов. Оказывается, есть среди них и хорошие, причем таких — подавляющее большинство.

Но одно ученые точно знают уже сейчас: без вирусов наша планета, какой мы ее знаем, перестала бы существовать. Да и если бы мы даже задались целью истребить все вирусы на Земле, это практически невозможно.

Но представив, каким был бы мир без вирусов, мы сможем лучше понять, насколько они важны для нашего выживания, и как много нам еще предстоит узнать об этих микроскопических, простейших формах жизни, с которыми всё непросто.

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Без вирусов наша планета перестала бы существовать

Для начала скажем, что ученым даже неизвестно, сколько всего вирусов существует. Официально классифицированы тысячи, но их — миллионы.

«Нами открыта лишь малая часть, поскольку мы особо не интересовались этим, — говорит Мэрилин Руссинк, вирусный эколог из Университета Пенн Стейт. — Таково предвзятое отношение: науку всегда прежде всего интересовали патогены».

Неизвестно ученым и то, какой именно процент всех вирусов опасен для человека. «Если смотреть на большие числа, то статистически процент опасных вирусов приближается к нулю, — говорит Кертис Саттл, вирусолог-эколог из Университета Британской Колумбии. — Почти все существующие вирусы не болезнетворны для нас».

Поддерживают экосистему

По крайней мере, нам известно, что фаги (бактериофаги, вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки) — невероятно важны. Их название происходит от греческого «пожираю», и именно этим они и занимаются.

«В мире бактерий они — самые главные хищники, — говорит Голдберг. — Без них нам пришлось бы туго».

Фаги — главный регулятор популяций бактерий в океане, да и, скорее всего, во всех остальных экосистемах нашей планеты. Если бы вирусы вдруг исчезли, некоторые популяции, вероятно, разрослись взрывным образом и подавили бы другие, которые совсем перестали бы расти.

Для океана это стало бы особенно серьезной проблемой, поскольку в нем более 90% всего живого (от общей массы) — микроорганизмы. И эти микробы производят около половины всего кислорода на планете — процесс, который становится возможным, благодаря вирусам.

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

В океане 90% всего живого — микроорганизмы

Пропустити подкаст і продовжити

подкаст

Що це було

Головна історія тижня, яку пояснюють наші журналісти

Випуски

Кінець подкаст

Эти вирусы каждый день уничтожают примерно 20% всех океанических микробов и около 50% всех океанических бактерий. Этим они обеспечивают достаточно питательных веществ для производящего кислород планктона и тем самым поддерживают жизнь на планете.

«Когда нет смерти, тогда нет и жизни, потому что жизнь полностью зависит от рециркуляции материалов, — подчеркивает Саттл. — Вирусы очень важны для такой утилизации».

Исследователи, изучающие насекомых-вредителей, также обнаружили, что вирусы критически важны для контроля над численностью популяции.

Если некоторые виды начинают слишком разрастаться, «приходит вирус и уничтожает их», говорит Руссинк. Это очень естественный процесс для экосистем.

Процесс этот называется «убить победителя» и весьма распространен у многих других видов, в том числе и нашего — пандемии тому доказательство.

«Когда популяция становится чересчур многочисленной, вирусы воспроизводятся необыкновенно быстро и снижают ее объем, освобождая пространство для жизни всего остального», — подчеркивает Саттл.

Генномодифицированные свиньи могут стать донорами органов

Если все вирусы вдруг исчезнут, самые конкурентоспособные виды разрастутся в ущерб всем остальным.

«Мы быстро потеряем значительную часть биоразнообразия нашей планеты, — говорит Саттл. — Всё захватят несколько видов, остальные вымрут».

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

По словам экспертов, без вирусов наша планета утратила бы значительную часть биологического разнообразия

Для некоторых организмов вирусы критически важны для выживания или для того, чтобы получить конкурентоспособное преимущество.

Например, ученые предполагают, что вирусы играют важную роль, помогая коровам и другим жвачным животным превращать целлюлозу из травы в сахара, которые метаболизируются и в итоге превращаются в молоко, а также помогают набрать массу тела.

Исследователи считают, что вирусы важны и для поддержания здорового микробиома в организме человека и животных.

«Эти вещи пока еще не до конца исследованы, но мы находим все больше и больше примеров такого тесного взаимодействия с вирусами как важнейшего элемента экосистем», — говорит Саттл.

Руссинк и ее коллеги обнаружили твердое доказательство этому. В одном из исследований они работали с колонией микроскопических грибов, которая сожительствует с определенным видом трав в Йеллоустонском национальном парке (биосферный заповедник в США, знаменитый своим геотермальным ландшафтом и гейзерами. — Ред.), и обнаружили: вирус, заразивший гриб, позволяет траве более успешно выдерживать геотермальные температуры почвы.

«Когда присутствуют все три элемента — вирус, гриб и трава, тогда травы могут расти на горячей почве, — рассказывает Руссинк. — Один гриб без вируса не способен сделать такое».

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

В Йеллоустонском национальном парке некоторые виды травы стали более устойчивы к высоким температурам — благодаря вирусу

Руссинк и ее коллеги обнаружили, что грибы обычно передают вирусы «по наследству» — из поколения в поколение. И хотя ученым еще не удалось выяснить функцию большинства из этих вирусов, можно заключить, что они чем-то помогают грибам.

«Иначе зачем растениям за них цепляться?» — рассуждает Руссинк.

И если все эти полезные вирусы исчезнут, то травы и другие организмы, в которых они сейчас живут, ослабнут, а возможно и погибнут.

Защищают людей

Инфицирование человеческого организма определенными безвредными вирусами даже помогает отпугивать некоторые патогены.

Вирус GB типа C, распространенный человеческий непатогенный (в отличие от своих дальних родственников вируса Западного Нила и вируса лихорадки денге) увязывается с замедлением развития СПИДа у ВИЧ-инфицированных.

Кроме того, ученые обнаружили, что люди с вирусом GB типа C с меньшей степенью вероятности погибают, если заражены вирусом Эбола.

Примерно так же и герпес делает мышей менее подверженными определенным бактериальным инфекциям, в том числе бубонной чумы и листериоза (распространенного типа пищевого отравления).

Конечно, проводить на людях похожие эксперименты с заражением вирусами герпеса, бубонной чумы и листериоза неэтично, авторы исследования предполагают, что и у людей была бы похожая картина.

Автор фото, Science Photo Library

Підпис до фото,

Вирус герпеса делает мышей — и, очень возможно, людей — менее подверженными некоторым бактериальным инфекциям

Похоже, что без вирусов и люди, и многие другие виды живых существ были бы более подвержены разным болезням.

Кроме того, вирусы — это одно из самых многообещающих лечебных средств от определенных заболеваний. Фаготерапия (лечение инфекционных больных и бактерионосителей препаратами бактериофага), которую в Советском Союзе начали применять еще с 1920-х годов, использует вирусы для уничтожения бактериальных инфекций.

Сегодня это — быстроразвивающаяся область научного поиска. Не только из-за растущей устойчивости патогенов к антибиотикам, но и потому, что бактериофаги можно точно настраивать на воздействие на определенные виды бактерий — в отличие от антибиотиков, уничтожающих все бактерии без разбора.

«Когда антибиотики ничем не могут помочь, жизни людей спасают вирусы», — подчеркивает Саттл.

Онколитическая вирусная терапия рака, при которой заражаются и уничтожаются исключительно раковые клетки, к тому же менее токсична и более эффективна, чем другие методы лечения онкологии.

Нацеленные на уничтожение вредоносных бактерий или на раковые клетки, терапевтические вирусы действуют как «микроскопические крылатые ракеты, наводящиеся и попадающие точно в цель», отмечает Голдберг.

«Нам нужны такие вирусы, которые выведут нас на новую ступень терапии, терапию нового поколения».

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Процент патогенных вирусов, например SARS-CoV-2 на фото, очень незначительный

Поскольку вирусы постоянно мутируют и реплицируются (размножаются), они представляют собой огромное хранилище генетических инноваций, которые могут быть использованы другими организмами.

Вирусы внедряются в клетки других существ и захватывают их инструменты размножения.

Если такое случается в клетке зародышевой линии (яйцеклетки и спермы), код вируса может передаваться из поколения в поколение и стать ее постоянной частью.

«Все организмы, которые могут быть заражены вирусами, имеют возможность принять вирусные гены и использовать их в своих интересах, — отмечает Голдберг. — Включение нового ДНК в геном — это основной способ эволюции».

Другими словами, исчезновение всех вирусов отразится на эволюционном потенциале всей жизни на нашей планете. В том числе и homo sapiens.

Вирусные элементы составляют около 8% человеческого генома, а геномы млекопитающих в целом приправлены примерно 100 000 остатками генов, когда-то принадлежавших вирусам.

Код вирусов — это часто неактивная часть ДНК, но иногда он наделяет организм новыми, полезными и даже важными свойствами.

Например, в 2018 году два коллектива исследователей независимо друг от друга сделали удивительное открытие. Ген вирусного происхождения кодирует белок, играющий ключевую роль в формировании долговременной памяти, передавая информацию между клетками нервной системы.

Автор фото, Getty Images

Підпис до фото,

Именно древние ретровирусы ответственны за то, что люди способны к живорождению

Однако самый поразительный пример относится к эволюции плаценты млекопитающих и временным рамкам экспрессии генов во время беременности у людей.

Есть доказательства того, что мы обязаны своей способностью к живорождению частичке генетического кода, взятой у древних ретровирусов, которыми наши дальние предки заразились более 130 млн лет назад.

Вот что писали авторы того открытия в 2018 году в журнале PLOS Biology: «Очень соблазнительно поспекулировать на тему того, что беременность у людей могла бы протекать совершенно иначе (а то и не существовала бы вообще), если бы наших предков в процессе эволюции не затронули бы многие эпохи ретровирусных пандемий».

Специалисты считают, что такие частички генетического кода можно встретить у всех форм многоклеточной жизни. «Вероятно, они несут множество функций, о которых нам ничего не известно», — подчеркивает Саттл.

Ученые только-только начали открывать способы, с помощью которых вирусы помогают поддерживать жизнь. В конечном счете, чем больше мы узнаем о всех вирусах (не только о патогенах, возбудителях болезней), тем лучше мы будем оснащены для того, чтобы использовать определенные вирусы в мирных целях и разработать эффективную защиту от других вирусов, которые могут привести к очередной пандемии.

Более того: изучение богатого вирусного многообразия поможет нам более глубоко понять, как работает наша планета, ее экосистемы и организмы.

По словам Саттла, «нам нужно приложить некоторые усилия, чтобы понять, что происходит и что нас ждет — для нашей же пользы».

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке вы можете на сайте BBC Future.

Следите за нашими новостями в Twitter и Telegram

—

Чума

Популярные темы
- Загрязнение воздуха
- Коронавирусная болезнь (COVID-19)
- Гепатит

Данные и статистика »
- Информационный бюллетень
- Факты наглядно
- Публикации

Найти страну »
А
Б
В
Г
Д
Е
Ё
Ж
З
И
Й
К
Л
М
Н
О
П
Р
С
Т
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Ъ
Ы
Ь
Э
Ю
Я

ВОЗ в странах »
- Репортажи

Регионы »
- Африка
- Америка
- Юго-Восточная Азия
- Европа
- Восточное Средиземноморье
- Западная часть Тихого океана

Центр СМИ
- Пресс-релизы
- Заявления
- Сообщения для медиа
- Комментарии
- Репортажи
- Онлайновые вопросы и ответы
- События
- Фоторепортажи
- Вопросы и ответы

Последние сведения

Чрезвычайные ситуации »

Новости »
- Новости о вспышках болезней

Данные ВОЗ »

Приборные панели »
- Приборная панель мониторинга COVID-19

Основные моменты »

Информация о ВОЗ »
- Генеральный директор
- Информация о ВОЗ
- Деятельность ВОЗ
- Где работает ВОЗ

Руководящие органы »
- Всемирная ассамблея здравоохранения
- Исполнительный комитет

Главная страница/
Центр СМИ/
Информационные бюллетени/
Подробнее/
Чума

укуса инфицированной блохи – переносчика болезни;
незащищенного контакта с инфицированными биологическими жидкостями или зараженными материалами;
вдыхания инфицированных мелких частиц/мелкодисперсных капель, выдыхаемых пациентом с легочной формой чумы (воздушно-капельным путем).

У человека чума, особенно ее септическая (в результате попадания бактерий в кровоток) и легочная формы, без лечения может быть очень тяжелым заболеванием с коэффициентом летальности 30-100%. Без раннего начала лечения легочная форма всегда приводит к смерти. Она носит особенно контагиозный характер и способна вызывать тяжелые эпидемии, передаваясь от человека человеку воздушно-капельным путем.

В 2010-2015 гг. во всем мире было зарегистрировано 3248 случаев заболевания чумой, в том числе 584 случая со смертельным исходом.

В прошлом чума вызывала масштабные пандемии с высоким уровнем смертности. В 14-м веке чума была известна под названием «Черная смерть» и унесла жизни примерно 50 миллионов человек в Европе. Сегодня чума легко поддается лечению антибиотиками, а профилактика инфекции не представляет особых сложностей при условии соблюдения стандартных мер предосторожности.

Признаки и симптомы

У человека, заразившегося чумой, по прошествии инкубационного периода от 1 до 7 дней обычно развивается острое лихорадочное состояние. Типичными симптомами являются внезапное повышение температуры, озноб, головная боль и ломота в теле, а также слабость, тошнота и рвота.

В зависимости от пути проникновения инфекции различаются две основные формы чумной инфекции: бубонная и легочная. Все формы чумы поддаются\nлечению, если выявляются достаточно рано.

Бубонная чума является наиболее распространенной формой чумы в\nмире, и возникает в результате укуса инфицированной блохи. Возбудитель чумы\nбактерия Yersinia pestis проникает в организм человека в месте укуса и движется\nпо лимфатической системе до ближайшего лимфатического узла, где начинает\nразмножаться. Лимфатический узел воспаляется, набухает и создает болезненные\nощущения; такие лимфатические узлы и называют «бубонами». На более поздних\nстадиях инфекции воспаленные лимфатические узлы могут превратиться в открытые\nгнойные раны. Передача бубонной чумы от человека к человеку происходит редко. В\nслучае дальнейшего развития бубонной чумы инфекция может распространиться в\nлегкие, и возникает более тяжелая форма чумы, которая называется легочной.
Легочная чума — наиболее вирулентная форма этого заболевания.\nИнкубационный период может быть чрезвычайно коротким и составлять 24 часа. Любой больной легочной чумой человек может передавать инфекцию\nокружающим воздушно-капельным путем. Без ранней диагностики и лечения легочная\nчума заканчивается летальным исходом. Однако в случае своевременного\nобнаружения и проведения терапии (в течение 24 часов после появления симптомов)\nзначительная доля пациентов излечивается от заболевания.

Где встречается чума?

Как болезнь животных чума встречается повсеместно, за исключением Океании. Риск заболевания чумой человека возникает тогда, когда отдельно взятая популяция людей проживает на месте, где присутствует естественный очаг чумы (т.е. имеются бактерии, животные резервуары и переносчики).

Карта распределения природных очагов чумы в мире по состоянию на март 2016 г., pdf, 48Кб — на английском языке
pdf, 48kb\n

Эпидемии чумы случались в Африке, Азии и Южной Америке, однако с 1990-х годов большая часть заболеваний человека чумой имела место в Африке. К трем наиболее эндемичным странам относятся: Мадагаскар, Демократическая Республика Конго и Перу. На Мадагаскаре случаи бубонной чумы регистрируются практически каждый год во время эпидемического сезона (сентябрь-апрель).

Диагностика чумы

Для подтверждения диагноза чумы требуется лабораторное тестирование. Образцовым методов подтверждения наличия чумы у пациента является изоляция Y. pestis из образца гноя из бубона, образца крови или мокроты. Существуют разные методы выявления специфического антигена Y. pestis. Одним из них является лабораторно валидированный экспресс-тест с использованием тест-полоски. Этот метод сегодня широко применяется в странах Африки и Южной Америки при поддержке ВОЗ.

Лечение

Без лечения чума может приводит к быстрой смерти, поэтому важнейшим условием выживания пациентов и профилактики осложнений является быстрая диагностика и раннее лечение. При своевременной диагностике чума успешно лечится антибактериальными препаратами и поддерживающей терапией. Нелеченая легочная чума может закончиться летальным исходом через 18-24 часов после появления симптомов, однако обычные антибиотики для лечения болезней, вызванных энтеробактериями (грам-отрицательными палочками), могут эффективно излечивать чуму при условии раннего начала лечения.

Профилактика

Профилактические меры включают в себя информирование населения о наличии зоонозной чумы в районе их проживания и распространение рекомендаций о необходимости защищать себя от укусов блох и не касаться трупов павших животных. Как правило, следует рекомендовать избегать прямого контакта с инфицированными биологическими жидкостями и тканями. При работе с потенциально инфицированными пациентами и сборе образцов для тестирования следует соблюдать стандартные меры предосторожности.

Вакцинация

ВОЗ не рекомендует проводить вакцинацию населения, за исключением групп повышенного риска (например, сотрудников лабораторий, которые постоянно подвергаются риску заражения, и работников здравоохранения).

Борьба со вспышками чумы

Обнаружение и обезвреживание источника инфекции: выявление наиболее вероятного источника инфекции в районе, где выявлен случай (случаи) заболевания человека, обращая особое внимание на места скопления трупов мелких животных. Проведение надлежащих мероприятий инфекционного контроля. Следует избегать уничтожения грызунов до уничтожения блох – переносчиков инфекции, поскольку с мертвого грызуна блохи перейдут на нового хозяина и распространение инфекции продолжится.
Охрана здоровья медицинских работников: информирование и обучение работников здравоохранения мерам инфекционной профилактики и инфекционного контроля. Работники, находившиеся в непосредственном контакте с лицами, заболевшими легочной чумой, должны носить средства индивидуальной защиты и получать антибиотики в качестве химиопрофилактики в течение семи дней или по меньшей мере в течение времени, когда они подвергаются риску, работая с инфицированными пациентами.
Обеспечение правильного лечения: обеспечение получения пациентами надлежащего антибиотического лечения, а также наличия достаточных запасов антибиотиков.
Изоляция пациентов с легочной чумой: пациенты должны быть изолированы, чтобы не распространять инфекцию воздушно-капельным путем. Предоставление таким пациентам защитных лицевых масок может сократить риск распространения инфекции.
Эпиднадзор: выявление и отслеживание лиц, находившихся в близком контакте с больными легочной чумой, и проведение среди них химиопрофилактики в течение 7 дней.
Получение образцов, которые следует собирать с осторожностью, соблюдая все профилактические меры и процедуры инфекционного контроля, после чего отправить в лаборатории для тестирования.
Дезинфекция: рекомендуется регулярно мыть руки водой с мылом или использовать спиртосодержащие гели для дезинфекции рук. Для дезинфекции больших площадей можно использовать 10-процентный раствор бытового отбеливателя (раствор следует обновлять ежедневно).
Соблюдение мер предосторожности при захоронении умерших: распыление антисептиков на лицо/грудь трупов больных, предположительно умерших от легочной чумы, является нецелесообразным и не рекомендуется. Следует накрывать территорию пропитанными антисептиком тканью или абсорбирующим материалом.

Эпиднадзор и контроль

Для осуществления эпиднадзора и контроля необходимо проводить обследование животных и блох, вовлеченных в чумной цикл в регионе, а также разработку программ по контролю за природными условиями, направленных на изучение природного зоонозного характера цикла инфекции и ограничение распространения заболевания. Активное продолжительное наблюдение за очагами проживания животных, сопровождаемое незамедлительными мерами реагирования во время вспышек заболевания среди животных, позволяет успешно уменьшить число вспышек заболевания чумой среди людей.

Для эффективного и результативного реагирования на вспышки чумы важным условием является наличие информированных и бдительных кадров здравоохранения (и местного сообщества), что позволит быстро диагностировать случаи болезни и оказывать надлежащую помощь инфицированным, выявлять факторы риска, вести непрерывный эпиднадзор, бороться с переносчиками и их хозяевами, лабораторно подтверждать диагнозы и передавать компетентным органам информацию о результатах тестирования.

Ответные действия ВОЗ

Целью ВОЗ является предупреждение вспышек чумы путем проведения эпиднадзора и оказания содействия странам повышенного риска в разработке планов обеспечения готовности. Поскольку резервуар инфекции среди животных может быть разным в зависимости от региона, что оказывает влияние на уровень риска и условия передачи инфекции человеку, ВОЗ разработала конкретные рекомендации для Индийского субконтинента, Южной Америки и стран Африки к югу от Сахары.

ВОЗ сотрудничает с министерствами здравоохранения для оказания поддержки странам, где происходят вспышки заболевания, в целях принятия на местах мер по борьбе со вспышками.

«,»datePublished»:»2022-07-07T12:55:00.0000000+00:00″,»image»:»https://cdn.who.int/media/images/default-source/imported/madagascar-plague-2017.jpg?sfvrsn=afbc75f5_0″,»publisher»:{«@type»:»Organization»,»name»:»World Health Organization: WHO»,»logo»:{«@type»:»ImageObject»,»url»:»https://www. who.int/Images/SchemaOrg/schemaOrgLogo.jpg»,»width»:250,»height»:60}},»dateModified»:»2022-07-07T12:55:00.0000000+00:00″,»mainEntityOfPage»:»https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/plague»,»@context»:»http://schema.org»,»@type»:»Article»};

Основные факты

Возбудителем чумы является бактерия Yersinia pestis – зоонозная бактерия, как правило, присутствующая в организме мелких млекопитающих и живущих на них блох.
У человека, инфицированного Yersinia pestis, продолжительность инкубационного периода перед развитием симптомов составляет 1-7 дней.
Существуют две основные клинические формы чумной инфекции: бубонная и легочная. Наиболее распространенной формой является бубонная чума, которая характеризуется наличием болезненных воспаленных лимфатических узлов или «бубонов».
Чума передается от животных человеку в результате укуса инфицированной блохи, непосредственного контакта с инфицированными тканями и воздушно-капельным путем.
Чума у человека может проявить себя как очень тяжелое заболевание. Коэффициент летальности бубонной чумы достигает 30%-60%, а легочная чума при отсутствии лечения всегда приводит к летальному исходу.
Чума успешно лечится антибиотиками, поэтому ранняя диагностика и раннее начало лечения может спасти жизнь.
В настоящее время тремя наиболее эндемичными странами являются Демократическая Республика Конго, Мадагаскар и Перу.

Чумная болезнь вызывается зоонозной бактерией Yersinia pestis, обнаруживаемой обычно в организме мелких млекопитающих и в обитающих на них блохах. Между животными инфекция передается блохами. Заражение человека может иметь место в результате:

укуса инфицированной блохи – переносчика болезни;
незащищенного контакта с инфицированными биологическими жидкостями или зараженными материалами;
вдыхания инфицированных мелких частиц/мелкодисперсных капель, выдыхаемых пациентом с легочной формой чумы (воздушно-капельным путем).

Признаки и симптомы

В зависимости от пути проникновения инфекции различаются две основные формы чумной инфекции: бубонная и легочная. Все формы чумы поддаются
лечению, если выявляются достаточно рано.

Бубонная чума является наиболее распространенной формой чумы в
мире, и возникает в результате укуса инфицированной блохи. Возбудитель чумы
бактерия Yersinia pestis проникает в организм человека в месте укуса и движется
по лимфатической системе до ближайшего лимфатического узла, где начинает
размножаться. Лимфатический узел воспаляется, набухает и создает болезненные
ощущения; такие лимфатические узлы и называют «бубонами». На более поздних
стадиях инфекции воспаленные лимфатические узлы могут превратиться в открытые
гнойные раны. Передача бубонной чумы от человека к человеку происходит редко. В
случае дальнейшего развития бубонной чумы инфекция может распространиться в
легкие, и возникает более тяжелая форма чумы, которая называется легочной.
Легочная чума — наиболее вирулентная форма этого заболевания.
Инкубационный период может быть чрезвычайно коротким и составлять 24 часа. Любой больной легочной чумой человек может передавать инфекцию
окружающим воздушно-капельным путем. Без ранней диагностики и лечения легочная
чума заканчивается летальным исходом. Однако в случае своевременного
обнаружения и проведения терапии (в течение 24 часов после появления симптомов)
значительная доля пациентов излечивается от заболевания.

Где встречается чума?

Карта распределения природных очагов чумы в мире по состоянию на март 2016 г., pdf, 48Кб — на английском языке
pdf, 48kb

Диагностика чумы

Лечение

Профилактика

Вакцинация

Борьба со вспышками чумы

Обнаружение и обезвреживание источника инфекции: выявление наиболее вероятного источника инфекции в районе, где выявлен случай (случаи) заболевания человека, обращая особое внимание на места скопления трупов мелких животных. Проведение надлежащих мероприятий инфекционного контроля. Следует избегать уничтожения грызунов до уничтожения блох – переносчиков инфекции, поскольку с мертвого грызуна блохи перейдут на нового хозяина и распространение инфекции продолжится.
Охрана здоровья медицинских работников: информирование и обучение работников здравоохранения мерам инфекционной профилактики и инфекционного контроля. Работники, находившиеся в непосредственном контакте с лицами, заболевшими легочной чумой, должны носить средства индивидуальной защиты и получать антибиотики в качестве химиопрофилактики в течение семи дней или по меньшей мере в течение времени, когда они подвергаются риску, работая с инфицированными пациентами.
Обеспечение правильного лечения: обеспечение получения пациентами надлежащего антибиотического лечения, а также наличия достаточных запасов антибиотиков.
Изоляция пациентов с легочной чумой: пациенты должны быть изолированы, чтобы не распространять инфекцию воздушно-капельным путем. Предоставление таким пациентам защитных лицевых масок может сократить риск распространения инфекции.
Эпиднадзор: выявление и отслеживание лиц, находившихся в близком контакте с больными легочной чумой, и проведение среди них химиопрофилактики в течение 7 дней.
Получение образцов, которые следует собирать с осторожностью, соблюдая все профилактические меры и процедуры инфекционного контроля, после чего отправить в лаборатории для тестирования.
Дезинфекция: рекомендуется регулярно мыть руки водой с мылом или использовать спиртосодержащие гели для дезинфекции рук. Для дезинфекции больших площадей можно использовать 10-процентный раствор бытового отбеливателя (раствор следует обновлять ежедневно).
Соблюдение мер предосторожности при захоронении умерших: распыление антисептиков на лицо/грудь трупов больных, предположительно умерших от легочной чумы, является нецелесообразным и не рекомендуется. Следует накрывать территорию пропитанными антисептиком тканью или абсорбирующим материалом.

Эпиднадзор и контроль

Ответные действия ВОЗ

Что произойдет, если исчезнут все бактерии

Что произойдет, если исчезнут все бактерии

Значок поискаУвеличительное стекло. Это означает: «Нажмите, чтобы выполнить поиск».
Логотип InsiderСлово «Инсайдер».

Рынки США Загрузка…

ЧАС
М
С

В новостях

Значок шевронаОн указывает на расширяемый раздел или меню, а иногда и на предыдущие/следующие параметры навигации. ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА

Технические новости

Значок «Сохранить статью» Значок «Закладка» Значок «Поделиться» Изогнутая стрелка, указывающая вправо.

Скачать приложение

Кампилобактер, устойчивый к лекарствам, поражает пищеварительный тракт и вызывает около 310 000 инфекций в год.

Центры по контролю и профилактике заболеваний

Вы их не видите, но микробы окружают нас повсюду. Они живут на вашей коже, в вашем кишечнике, во рту, в почве. Они перерабатывают отходы и помогают растениям преобразовывать солнечный свет в энергию.

Короче говоря, микробы правят миром. Эта идея побудила некоторых исследователей задаться вопросом: что произойдет, если они — бактерии, грибки, вирусы, протисты — все исчезнут?

Немедленные последствия будут ужасными, но управляемыми. Но вскоре все станет намного хуже, и в конце концов вся жизнь на Земле прекратит свое существование.

Вот удивительные вещи, которые, по мнению биологов, произошли бы, если бы все микробы мгновенно исчезли с нашей планеты, основанные на исследовании, опубликованном в журнале PLoS Biology.

Исчезнут все микробные заболевания

Женщине измеряют температуру в рамках профилактики лихорадки Эбола перед поступлением в государственную больницу Маколи во Фритауне, Сьерра-Леоне, в четверг, 21 января 2016 г. , с положительным результатом теста близкого родственника первой жертвы на вирус, который убил более 11 000 человек, власти заявили в четверг.

Орели Маррье д’Юниенвиль/AP

Во-первых, хорошие новости.

Если бы вы могли взмахнуть волшебной палочкой и удалить с Земли все микробы — все вирусы, бактерии, грибки, все, что вы могли бы назвать «микробами» или «жуками», — тогда, естественно, исчезли бы все инфекционные заболевания.

Нет лихорадке Эбола! Никаких простуд! Никаких грибковых инфекций! Ура!

Это может показаться лучшим, что когда-либо случалось с людьми, но, как вы в конечном итоге увидите, потеря микробов будет иметь ужасные последствия для людей, животных, растений и окружающей среды — вещи, которые делают грипп бледный по сравнению с ним.

Большинство питательных веществ перестанут производиться или перерабатываться

Шаттерсток

Жизнь зависит от постоянного круговорота и re круговорота основных элементов жизни.

Растение, например, выживает за счет фотосинтеза на воде (водород и кислород), солнечном свете (для преобразования воды и углекислого газа в сахар) и множестве других элементов, таких как азот, фосфор и калий. Все эти основные химические вещества поступают из окружающей среды и возвращаются обратно на Землю после их потребления.

Угадайте, кто контролирует и ускоряет все эти процессы? Микробы. Бактерии, например, превращают азот и углекислый газ из воздуха в полезные компоненты, которые растения и животные могут использовать в качестве основных строительных блоков.

Исчезновение всех микробов станет ужасной новостью для живых организмов, которые не могут самостоятельно создавать или получать эти необходимые питательные вещества.

Отходы будут накапливаться бесконечно

REUTERS/датский Сиддики

Если не будет микробов, расщепляющих сложные соединения на пригодные для использования компоненты, все это «вещество» будет накапливаться.

Человеческие и животные отходы, например, обычно поглощаются голодными бактериями и возвращаются в окружающую среду.

Поскольку нечему разрушить эти материалы, а также микроскопическим формам отходов, их накопление нарушило бы экосистемы и биохимию во всем мире.

Все растения погибнут

Маки возле заброшенной металлической конструкции недалеко от города Лариса в Фессалии, Греция, 22 апреля 2015 года.

REUTERS/Янис Бехракис

Как мы узнали, выживание растений зависит от бактерий.

Если у них нет микробов, которые могли бы поглощать и превращать важные химические соединения в пригодные для использования части, они быстро теряют способность производить топливо посредством фотосинтеза и быстро умирают.

Все жвачные животные, такие как коровы, овцы и козы, умрут от голода

Кай Моргенер

Жвачные животные не могут самостоятельно переваривать целлюлозу, основное соединение, из которого состоят стенки растительных клеток. Они зависят от кишечных микробов, которые могут расщеплять целлюлозу, позволяя животным переваривать и усваивать питательные вещества из растений.

Потеря микробов означала бы, что они умрут с голоду.

И это предполагает, что в первую очередь есть растения, которые можно есть. Опять же, полная потеря микробов будет означать, что у них вообще не будет растений, которые они могли бы есть.

Люди и другие живые существа выживут в краткосрочной перспективе, но в конце концов умрут

Стивен Тэмиези

Люди умны. Мы изобретательны и находим решения даже в сложных обстоятельствах.

Если растения полностью теряют способность поглощать азот в пригодной для использования форме, например, тогда мы можем «исправить» это для них, удобряя растения вручную. Однако в конечном итоге это приведет к быстрому глобальному потеплению из-за увеличения дыхания животных и использования ископаемого топлива, указывает исследование, что в конечном итоге задушит наши океаны и почвы для любой устойчивой жизни.

В конце концов, какое-то время мы проживем без микробов, но не бесконечно.

«[Люди] и другие животные (например, насекомые) будут выживать какое-то время, десятилетия или даже столетия, — пишут авторы исследования в статье, — но долгосрочное выживание большинства эукариот сомнительно».

Читать далее

LoadingЧто-то загружается.

Спасибо за регистрацию!

Получайте доступ к своим любимым темам в персонализированной ленте, пока вы в пути.

микробы
микробиология
Жизнь

Подробнее. ..

Как бактерии почти уничтожили все живое • Чертовски интересно

Около двух с половиной миллиардов лет назад жизнь на Земле была еще в зачаточном состоянии. Сложные организмы, такие как растения и животные, еще не появились, но планета кишела микроскопическими бактериями, которые процветали в умеренной и богатой питательными веществами среде. Парниковый метан задерживался в атмосфере и улавливал солнечное тепло, создавая климат, очень благоприятный для жизни микробов, которые обосновались на примитивной Земле.

Но миллиард лет эволюции бактерий вскоре был остановлен катастрофическим глобальным событием. Геологи не находят никаких признаков падения крупного метеорита или извержения вулкана, но они обнаружили безошибочные геологические шрамы быстрого глобального изменения климата. Средние температуры, которые ранее были сопоставимы с нашим нынешним климатом, упали до минус 50 градусов по Цельсию и привели планету к первому крупному ледниковому периоду. Этот экологический сдвиг вызвал массовое вымирание, которое угрожало уничтожить всю жизнь на Земле, и у палеоклиматологов есть веские основания полагать, что это событие, изменившее мир, было невольно вызвано некоторыми из собственных скромных жителей планеты: бактериями.

Период в истории известен как палеопротерозойская эра , и до этого времени экология и окружающая среда Земли существенно отличались. Богатые железом воды океанов придавали им зеленый оттенок, а атмосфера состояла из газов, отличных от кислорода. Хотя атомов кислорода было много, например, в молекулах воды, несвязанный кислород встречался крайне редко. В море обитало множество анаэробных микроорганизмов, но было также несколько представителей недавно появившейся разновидности: сине-зеленых водорослей, известных как цианобактерии . Эти адаптированные бактерии были первыми, кто использовал воду и солнечный свет для фотосинтеза, производя кислород как побочный продукт своего метаболизма.

Сначала цианобактерии составляли борющееся меньшинство, но ученые полагают, что эти новые микробы начали доминировать с помощью талой воды с нескольких ледников, разбросанных по молодым континентам. Эти ледники веками скреблись по Земле, собирая минералы, в конечном итоге откладывая свои богатые питательные вещества в океаны. Цианобактерии процветали в присутствии повышенного количества минералов, и быстро растущее население вскоре стало выбрасывать в окружающую среду все большие количества своего ядовитого кислорода.

Сначала ущерб был ограничен экосистемами океанов. Подводный кислород начал химически реагировать с обильным железом, в конечном итоге очищая моря от этого элемента посредством окисления. Окисленное железо осело на дно океана, и зеленый оттенок океанов начал тускнеть. Эта серия событий была не чем иным, как экологической катастрофой⁠ — кислород был ядовит для большинства примитивных жителей Земли, а многие бактерии полагались на железо как на питательное вещество.

Когда запасы железа в океанах были исчерпаны, кислород начал просачиваться из моря в воздух. При очень слабой конкуренции за ресурсы цианобактерии продолжали размножаться и загрязнять окружающую среду. Свободный кислород, который они производили, вступал в реакцию с воздухом, постепенно разрушая метан, который поддерживал теплоту и комфортность земной атмосферы. Потребовалось по крайней мере сто тысяч лет — небольшой срок с геологической точки зрения — но Земля в конце концов лишилась своего метана, а вместе с ним и своей способности хранить солнечное тепло. Температура во всем мире упала значительно ниже нуля, и толстый слой льда начал покрывать насыщенную кислородом планету.

Даже цианобактерии не были застрахованы от последствий этого крупного ледникового периода. Черты, которые когда-то давали им такое эволюционное преимущество, создавали среду, которая была совершенно негостеприимной даже для них самих. С течением веков поверхность становилась все более холодной и замерзшей, а лед на экваторе в конечном итоге достигал толщины в одну милю: Земля была ледяной планетой. Термальные жерла на дне океана образовали карманы, в которых некоторым устойчивым бактериям удалось выжить, а некоторые организмы, жившие под землей, были изолированы от большей части разрушений; но этих резервуаров жизни было мало. Почти все живые существа на Земле погибли в результате этого массивного изменения климата, вызванного бактериями, события, известного как кислородная катастрофа .

Как говорят древние горные породы Земли, история палеопротерозойской эры — это история почти полного исчезновения всего живого на планете. Горные породы, выстилающие дно океана в этот период, покрыты слоями окисленного железа… остатками железа, которое было удалено кислородом. Слои предыдущих периодов не имеют таких полосчатых железистых образований. Окаменелые микробы в горных породах также свидетельствуют о резком изменении климата.

Выжившие после кислородной катастрофы в конце концов приспособились к потреблению большого количества кислорода и производству углекислого газа. Этот парниковый газ очень постепенно проникал в атмосферу, увеличивая концентрацию и возвращая температуру обратно в приемлемый диапазон в течение миллионов лет. Если бы во время первого крупного ледникового периода температура была немного ниже — если бы Земля находилась на чуть более удаленной орбите — планета осталась бы ледяной пустошью, потому что углекислый газ замерз бы до того, как он смог бы вызвать парниковый эффект.

Образование полосчатого железа, вызванное слоями окисленного железа

Температура достигает минус 50 градусов по Цельсию, а углекислый газ замерзает в сухой лед при минус 78 градусах. Действительно, кажется, что жизнь на Земле была пощажена с очень небольшим отрывом.

Сегодня вся жизнь на планете ведет свое происхождение от тех немногих микроорганизмов, которые пережили великую гибель 2 500 000 000 лет до нашей эры, и теперь цианобактерии являются одними из самых распространенных бактерий на Земле. За миллиарды лет, прошедших после первого ледникового периода, окружающая среда неоднократно резко менялась из-за парниковых газов, задерживающих тепло; сдвигая тектонические плиты, которые изменяют направление океанских течений; из-за различных уровней излучения нашего солнца; и вулканической деятельностью, которая изменяет атмосферу. Но хотя бы раз в долгой истории Земли ее обитатели невольно поставили все живое на грань исчезновения. Солнце сейчас теплее, чем было тогда, поэтому такая «Земля-снежок» немного менее вероятна… но предостерегающая история, занесенная в каталог древних горных пород, предупреждает нас, что окружающая среда, безусловно, не невосприимчива к действиям тех, кто в ней живет. .

Микробы, образующие облака, которым угрожает изменение климата

Джеймс Эшворт

Впервые опубликовано 21 октября 2021 г.

Микробы в воздухе могут стать жертвами изменения климата: по прогнозам, 15% переносимых по воздуху видов бактерий исчезнут.

Последствия их потери в настоящее время неясны, но они могут повлиять на урожай, болезни и даже образование облаков.

Исследования показали, что количество видов микроорганизмов, переносимых по воздуху, может сократиться даже при наименее разрушительных путях изменения климата.

В то время как потенциальное воздействие изменения климата на животных хорошо изучено, меньше известно о том, как будут реагировать микроскопические формы жизни, даже если они несут ответственность за круговорот питательных веществ, болезни и даже погоду.

Моделирование, проведенное испанскими исследователями, предполагает, что почти пятая часть всех бактерий в воздухе, вероятно, будет потеряна при наихудшем сценарии, когда выбросы парниковых газов будут продолжать расти на протяжении всего двадцать первого века. Ожидается, что другие организмы, такие как грибы, также пострадают.

Ученые призвали к дальнейшим исследованиям в этой области, чтобы понять, как изменение климата повлияет на скрытую жизнь в воздухе.

Доктор Мэтт Кларк, научный руководитель музея, не участвовавший в исследовании, говорит: «Снижение количества этих микробов может повлиять на очень многое.

‘Это повлияет на циклы углерода и азота, что может замедлить, а в некоторых случаях и ускорить процесс повторного использования питательных веществ. Также могут быть последствия для сельского хозяйства.

‘Однако на этом уровне воздействия все еще очень неопределенны.’

Результаты этого исследования были опубликованы в Scientific Reports.

Надвигающийся шторм

Как море полно микроскопического планктона, так и воздух. В то время как некоторые мелкие насекомые, такие как тля, могут время от времени выбрасываться в атмосферу, многие организмы проводят большую часть своей жизни в небе.

Эта разнообразная группа, известная как аэропланктон, состоит из тысяч различных живых организмов. Это могут быть споры и пыльца грибов и растений, а также бесчисленное множество вирусов и бактерий.

«Со времен Пастера мы знали, что в воздухе есть микробы, — говорит Мэтт. «Вот как портится пища и разлагаются тела, а также как распространяются болезни и распространяются важные симбиоты.

‘Они выполняют жизненно важные функции, например, разрушают почву, освобождая питательные вещества и фиксируя азот.’

Выбравшись за нижний слой атмосферы, эти организмы могут преодолевать огромные расстояния. Их небольшой размер позволяет им постоянно оставаться в воздухе во время движения, позволяя микробам перемещаться между континентами.

Несмотря на то, что они маленькие, их влияние велико. Их размер делает их идеальными для образования льда вокруг, что может привести к образованию облаков и штормов. В свою очередь, это может привести к попаданию большего количества микробов в атмосферу, продолжая их распространение по миру.

В конце концов, эти организмы высадятся на землю, и каждый день на каждом квадратном метре планеты оседают десятки миллионов вирусов и бактерий. Организмы могут иметь ряд эффектов, от болезней людей и растений до извлечения питательных веществ из воздуха для экосистем.

Несмотря на количество микробов и их влияние на планету, ученые знают о них не слишком много по сравнению с их родственниками в океане и других местах.

«Мы знаем, что микробы передвигаются, но рассматривать их в таких деталях — это все еще новая область», — объясняет Мэтт. «Требуется довольно много времени, чтобы профильтровать большое количество воздуха, чтобы получить даже небольшое количество биологического материала. Затем нам нужно создать базу данных того, что мы находим, и проанализировать их, чтобы начать понимать различия».

Изменение климата окажет значительное влияние на морской планктон: уменьшение количества льда в Арктике приводит к большому цветению фитопланктона, поскольку микробы получают больше солнечного света. Однако подкисление океана может привести к уничтожению многих видов.

Чтобы оценить, что изменение климата означает для их летающих родственников, исследователи каждые две недели в течение шести лет брали пробы воды и снега высоко в горах Пиренеев. Были идентифицированы микробы, попавшие в осадки, и зарегистрированы местные климатические данные.

Затем были смоделированы различные сценарии с изменением климатических данных с течением времени, чтобы предсказать, как отреагирует каждая группа микробов.

Прогнозируемое микробное богатство для трех различных климатических сценариев, а также для разных сезонов. РТК2.6 (строгие меры реагирования) выделены синим цветом, РТК4.5 (промежуточное потепление) желтым цветом и РТК8.5 (наихудший сценарий) выделены розовым цветом. Изображение © Ontiveros et al., под лицензией CC BY 4.0 через Scientific Reports.

Cloudbusting

Исследователи обнаружили, что на видовое разнообразие бактерий в моделях больше всего влияло количество растворенного углерода в дожде и снегу, при этом самые разные группы лучше справляются с большим количеством углерода. Между тем богатство эукариот, области жизни, включающей в себя все, от грибов до растений и животных, зависело от различных химических веществ в воздухе.

Обращаясь к температуре, они обнаружили, что в худшем сценарии, когда глобальные температуры повысятся на 5 градусов к 2021 году, к 2021 году будет потеряно 15% видов бактерий. начал снижаться.

Затем исследователи изучили группы бактерий и эукариот, которые вызывают заболевания у людей и растений (патогены). Было предсказано, что патогены растений увидят 15-процентное сокращение видов в наихудшем сценарии и 5-процентное сокращение в промежуточном пути, который с большей вероятностью отражает реальность.