13.08 - 19:41

Магнитотактические бактерии объявили одними из древнейших на Земле


 

Одни из первых микроорганизмов на Земле могли быть магнитотактическими — ученые пришли к такому выводу, впервые обнаружив геном магнитотактической бактерии в филуме Elusimicrobia. Ранее считалось, что магнитотактические бактерии появились 3,2 миллиарда лет назад, но новые данные указывают на то, что бактерии, близкие к последнему общему бактериальному предку, жившему около 3,6 миллиардов лет назад, уже могли быть магнитотактическими. Статья опубликована в журнале Scientific Data.

Магнитотактические бактерии (МТБ) отличаются способностью к синтезу магнетосом — специальных клеточных органелл, представляющих собой продукт биоминерализации железа. Они образованы кристаллами магнетита или грейгита, покрытыми липопротеиновой мембраной. Благодаря магнетосомам МТБ способны ориентироваться в пространстве по силовым линиям магнитного поля Земли. Движение по таким ориентирам производится с помощью жгутиков и называется магнитотаксисом. Синтез магнетосом контролируется магнетосомным геномным кластером, в который входят уникальные гены, участвующие во всех этапах биоминерализации. Основные гены, присутствующие в геномах всех МТБ, называются mam (magnetosome membrane) генами. Существуют и группоспецифичные гены: например, man гены присутствуют только у МТБ филума Nitrospirae и, вероятно, отвечают за пулевидную форму магнетосом.

Магнитотактические бактерии имеют большое значение для медицины: представителей этой группы уже начали использовать при лечении рака. Благодаря своим магнитным свойствам и наличию мембраны магнетосомы могут использоваться для доставки лекарства непосредственно к опухоли. Ученые уже более 50 лет ищут представителей этой группы в окружающей среде. За этот срок им удалось найти всего лишь 60 геномов, 45 из которых относятся к филуму Proteobacteria.

Микробиологи продолжают искать магнитотактиков в почве, воде и донных отложениях (они могут обитать только в среде со значительным количеством воды), но это весьма непростая задача: практически в любом микробоценозе они составляют не более одного процента от общего количества бактерий. В последние годы появились новые возможности для подобных исследований благодаря увеличению количества геномных и метагеномных данных в открытых базах. Ученые со всего мира загружают туда новые метагеномные данные, но большая часть таких последовательностей не используется — в метагеномах авторы исследований ищут только представителей интересующих их групп.

Российские ученые из Института биоинженерии РАН под руководством Дениса Груздева (Denis Grouzdev) провели первый в мире широкомасштабный поиск геномов магнитотактических бактерий, опираясь на данные открытых баз NCBI и IMG. Для этого они использовали все геномы в обеих базах на апрель 2018 года и 10587 метагеномов из IMG. В каждом геноме и метагеноме авторы исследования провели поиск mam генов. Метагеномы, последовательности в которых включали такие гены, они сохраняли для последующей обработки. Ученые реконструировали геномы, содержащие гены магнетосомного геномного кластера, с помощью программ BusyBee, MaxBin2 и MyCC и составили консенсусную сборку в DasTool.

Всего авторы исследования выявили 38 геномов с нужными генами. Определяя их филогенетическое положение, они впервые обнаружили МТБ в филумах Elusimicrobia, Nitrospinae и Ca. Hydrogenedentes. Реконструкция генов магнетосомного геномного кластера позволила строить гипотезы о происхождении и эволюции магнитотаксиса. В ходе исследования авторы первыми выявили наличие man генов у МТБ класса Deltaproteobacteria, что может свидетельствовать о горизонтальном переносе генов между филумами, что ранее не наблюдалось среди МТБ. Кроме того, методом главных компонент был предсказан химический состав магнетосом у МТБ из новых филогенетических групп. Вероятно, МТБ филумов Elusimicrobia и Ca. Hydrogenedentes синтезируют магнетосомы грейгитового состава, а Nitrospinae — магнетитового.



Обнаружение МТБ в филуме Elusimicrobia — значительное эволюционное открытие. На последней версии бактериального дерева жизни Elusimicrobia находится очень близко к последнему общему бактериальному предку, который появился 3,6 миллиарда лет назад. Авторы исследования отмечают, что теперь есть основания предполагать, что магнитотактики появились не 3,2 миллиарда лет назад, как считалось ранее, а могли быть одними из самых первых бактерий на нашей планете.

Недавно ученые секвенировали ядерный геном водоросли Prasinoderma coloniale и выяснили, что празинодермы отделились от общего ствола зеленых растений раньше, чем любой из двух существующих отделов. Благодаря этому было принято решение выделить третий отдел зеленых растений — Prasinodermophyta.

Марина Попова

https://nplus1.ru/

Ключевые слова:
Читайте также:

Какая температура тела на самом деле считается нормальной: ответ врачей

Рассказываем, что влияет на температуру и когда стоит идти к доктору
Подробнее »»

Доктор Комаровский рассказал о способах решить проблему ночного кашля

Доктор Комаровский (известный врач педиатр и телеведущий Евгений Комаровский) затронул тему ночного кашля и поделился способами решить данную проблему. Одно из решений – приподнять изголовье.
Подробнее »»

Диетологи опровергли главный миф о мармеладе

Считается, что мармелад менее вреден, чем другие сладости, поскольку при его изготовлении используется фруктовая основа
Подробнее »»

В репеллентах найдено вещество, убивающее коронавирус

Исследование провели ученые из Министерства обороны Великобритании.
Подробнее »»

Эксперты рассказали, как укрепить кости естественным путем

Сохранение плотности костей имеет решающее значение для полноценной жизни
Подробнее »»

bigmir)net TOP 100 Яндекс.Метрика

При использовании информации в печатном или электронном виде ссылка на www.neboley.com.ua обязательна.
Интернет–издание не несет ответственность за достоверность информации, размещенной в разделах народной медицины. Предупреждаем, прежде чем воспользоваться рецептами нетрадиционной медицины обязательно посоветуйтесь с врачом.
За содержание рекламы ответственность несет рекламодатель.

Электронная почта портала: info@neboley.com.ua