самая маленькая форма жизни
Найдена самая маленькая форма жизни из известных науке
Американские микробиологи сумели обнаружить, изучить и сфотографировать самое маленькое живое существо на нашей планете, ранее неизвестную науке микроскопическую бактерию размером всего 0,009 кубических микрон (1 см = 10 000 микрон).
Рассмотреть столь маленькое существо можно далеко не на каждом микроскопе, поэтому ученным пришлось воспользоваться услугами достаточно мощного электронного микроскопа, принадлежащего Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, США. Фотографии были получены методом криогенной электронной микроскопии.
Эти бактерии настолько малы, насколько это позволяет сама жизнь.
Споры о существовании подобных ультра-малых бактерий в научном мире ведутся уже около 20 лет. Многие специалисты полагали, что нижний предел для размера живого существа составляет около 0,25-0,3 микрон, в пользу чего приводили вполне логическое объяснение: в живой клетке просто не смогут уместиться все жизненно-необходимые составляющие. Тем не менее ультра-малые бактерии, как оказалось, вполне реальны и при том, довольно широко распространены.
Масштабная линейка: 100 нм (0,001 мкм).
Эти бактерии являются загадкой для нас. Они распространены в самых разнообразных средах и, вполне вероятно, играют очень важную роль в жизни бактериальных сообществ и их экосистеме. Но пока мы в полной мере на понимаем, чем на самом деле занимаются эти микроорганизмы и какова их роль.
Рассказывает профессор Калифорнийского университета в Беркли и глава факультета естественных наук Джилл Бэнфилд, ставшая одной из ключевых фигур исследования.
Как уже отмечалось, размер обнаруженной бактерии составляет 0,009 мкм. На кончике человеческого волоса смогло бы уместиться порядка 150 000 таких организмов. До этого самой маленькой бактерией считался один из штаммов золотистого стафилококка (лат. Staphylococcus aureus), размер клетки которого составлял немногим меньше 0,4 микрон, т.е. примерно в 44 раза больше.
Your browser does not support the video tag.
Самая маленькая из известных науке форма жизни на Земле
Экология познания: Перед вами первое детальное изображение бактерии, которая, как считается, «имеет настолько малый размер, насколько это позволяет сама жизнь». Фотография самой маленькой формы жизни была сделана учеными из Национальной лаборатории Лоуренса
Перед вами первое детальное изображение бактерии, которая, как считается, «имеет настолько малый размер, насколько это позволяет сама жизнь». Фотография самой маленькой формы жизни была сделана учеными из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, принадлежащей Министерству энергетики США, а также специалистами из Калифорнийского университета Беркли.
И хотя бактерия встречается не так редко, ее роль в этом мире, по признанию ученых, известна весьма плохо.
«Эти бактерии являются загадкой для нас. Они встречаются в самых разных средах и, возможно, даже играют важную роль в микробной жизни и экосистеме. Однако мы до конца не понимаем, чем на самом деле занимаются эти микроорганизмы», — рассказывает Джилл Бэнфилд, одна из ученых, принимавшая участие в проекте по созданию фотографии самой маленькой из известных бактерий с использованием метода криогенной электронной микроскопии.
Тем не менее ученые считают, что эта бактерия представляет собой предел размера и содержащегося материла для поддержания жизни. Размером всего 0,009 кубических микрон (1 микрон = 1/1000000 метра) эти бактерии являются самыми маленькими живыми существами, известными науке. Для сравнения: более 150 таких бактерий смогли бы уместиться на площади, которую занимает всего одна клетка кишечной палочки, и более 150 000 таких бактерий смогли бы уместиться лишь на одном кончике человеческого волоса.опубликовано econet.ru
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
# фото дня | Самая маленькая из известных науке форма жизни на Земле
Перед вами первое детальное изображение бактерии, которая, как считается, «имеет настолько малый размер, насколько это позволяет сама жизнь». Фотография самой маленькой формы жизни была сделана учеными из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, принадлежащей Министерству энергетики США, а также специалистами из Калифорнийского университета Беркли.
И хотя бактерия встречается не так редко, ее роль в этом мире, по признанию ученых, известна весьма плохо.
«Эти бактерии являются загадкой для нас. Они встречаются в самых разных средах и, возможно, даже играют важную роль в микробной жизни и экосистеме. Однако мы до конца не понимаем, чем на самом деле занимаются эти микроорганизмы», — рассказывает Джилл Бэнфилд, одна из ученых, принимавшая участие в проекте по созданию фотографии самой маленькой из известных бактерий с использованием метода криогенной электронной микроскопии.
Тем не менее ученые считают, что эта бактерия представляет собой предел размера и содержащегося материла для поддержания жизни. Размером всего 0,009 кубических микрон (1 микрон = 1/1000000 метра) эти бактерии являются самыми маленькими живыми существами, известными науке. Для сравнения: более 150 таких бактерий смогли бы уместиться на площади, которую занимает всего одна клетка кишечной палочки, и более 150 000 таких бактерий смогли бы уместиться лишь на одном кончике человеческого волоса.
Маленький, да удаленький: самые маленькие клетки
Маленький, да удаленький: самые маленькие клетки
Наноархея Nanoarchaeum equitans достигает 350–500 нм в диаметре и паразитирует на другой архее — Ignicoccus hospitalis, имеющей «нормальные» размеры. Слева — электронные микрофотографии клетки I. hospitalis в окружении клеток N. equitans (сканирующая и просвечивающая электронные микроскопии). Справа — снимок с конфокального микроскопа, клетки N. equitans окрашены красным, I. hospitalis — зеленым.
Автор
Редактор
Стоило микробиологам смириться с тем, что некоторые вирусы, например, мимивирусы, по размерам превосходят многих бактерий, как выяснилось, что существует огромное количество бактерий и архей, которые столь малы, что могут проходить через фильтры с порами диаметром менее 0,45 мкм (450 нм), считавшиеся ранее непроницаемыми для клеток. Где же обитают эти загадочные пигмеи микробного мира, и каковы особенности их физиологии?
Хотя существование очень маленьких микробов было установлено еще в 1952 году, фильтрация через мембрану с порами диаметром 450 нм долгое время оставалась стандартным методом очистки водных образцов от клеток. Пропущенная через такой фильтр вода считалась пригодной для длительного хранения, а пропущенная через фильтр с порами диаметром 220 нм — стерильной. Однако впоследствии исследователи, следившие за концентрацией радиоактивно-меченной глюкозы, аминокислот и фосфатов в такой воде, показали, что эти вещества метаболизируются какими-то очень маленькими клетками, которые проникли сквозь фильтры. Такие маленькие микроорганизмы назвали ультрамикробактериями, или нанобактериями, (если они относятся к домену бактерий) и наноархеями (если они относятся к археям). Как показали многочисленные исследования, эти мельчайшие живые организмы во многом отличаются от клеток «обычных» микробов [1].
Кто же они, эти мельчайшие микроорганизмы?
Действительно ли эти крохотные клетки представляют собой самостоятельные виды? Может, это особые стадии жизненных циклов микробов «нормальных» размеров?
Пока что известно, что клетки некоторых бактерий при определенных условиях действительно сильно мельчают. Речь идет об условиях недостатка питательных веществ. Дело в том, что при уменьшении размера клетки отношение площади ее поверхности к объему увеличивается, поэтому она эффективнее удовлетворяет свои потребности в питательных веществах, впитываемых из окружающей среды. По этой причине многие микроорганизмы мельчают, когда жизнь становится тяжелой. Например, клетки Staphylococcus aureus при недостатке питательных веществ уменьшаются почти на 40%, а бактерии Pseudomonas syringae могут становиться вполовину меньше при неблагоприятных условиях.
В то же время некоторые микробы, имеющие весьма скромные размеры в природе, разрастаются на благодатных лабораторных средах. Например, пелагическая (то есть обитающая в толще океана) бактерия Sphignomonas alaskensis в естественной среде обитания достигает 0,2–0,5 мкм в диаметре и 0,5–3 мкм в длину, а в лаборатории ее клетки увеличиваются до 0,8 мкм в диаметре и 2–3 мкм в длину.
Интересно, что некоторые микроорганизмы, хотя и превышают 220 или 450 нм в диаметре, каким-то образом ухитряются протискиваться через поры фильтра. Как правило, это микробы, лишенные плотной клеточной стенки.
Наконец следует признать, что действительно существуют виды бактерий и архей, размеры клеток которых в любых условиях не превышают 50–400 нм в диаметре (около 0,1 мкм 3 в объеме), и именно этих микробов мы рассмотрим подробно.
Особенности физиологии и образа жизни клеток-пигмеев
Многие наномикробы ведут симбиотический образ жизни, а иногда даже паразитируют на других микроорганизмах. Так как часть необходимых для жизни соединений они получают от симбионта или хозяина, многие гены нанобактерий, отвечающие за различные метаболические процессы, становятся ненужными и утрачиваются. Так, в 2002 году был описан случай паразитирования одного вида архей, Nanoarchaeum equitans, на археях другого вида — Ignicoccus hospitalis [2]. Геном N. equitans содержит всего лишь полмиллиона пар оснований, и эта архея не может существовать без своего хозяина, а вот клеткам I. hospitalis, похоже, нахлебник и не причиняет вреда, и не приносит пользы (рис. 1).
Рисунок 1. Наноархея Nanoarchaeum equitans (маленькие шарики) паразитирует на архее Ignicoccus hospitalis (большие шары). Фотографии получены с помощью сканирующего электронного микроскопа. На некоторых изображениях видны мембранные контакты клеток.
Более сложные паразитические отношения сложились у бактерии Actinomyces odontolyticus subsp. actinosynbacter XN00, обитающей в полости рта человека, с маленькой бактерией, обозначаемой TM7x (ее относят к предполагаемому отделу Saccharibacteria). Клетки TM7x имеют сферическую форму 200–300 нм в диаметре, а геном этой бактерии включает всего лишь 0,705 миллиона пар оснований. В нормальных условиях TM7x просто прикрепляется к клеткам A. odontolyticus subsp. actinosynbacter XN00 и получает от них некую долю аминокислот, которые сама не может синтезировать. Однако в условиях голодания TM7x становится паразитом, буквально высасывает все соки из своего хозяина и убивает его. Но оказалось, что TM7x в нормальных условиях приносит своему хозяину и пользу, подавляя активность атакующих его макрофагов ротовой полости [3].
Свободноживущие наномикроорганизмы удалось найти в самых разных местообитаниях. Многие из них были обнаружены с помощью метагеномики, то есть секвенирования всех молекул ДНК, содержащихся в образце из окружающей среды. Многие из собранных таким образом геномов имеют крайне малые размеры, что свидетельствует об их вероятной принадлежности очень маленьким микроорганизмам. Изучение микробов в их естественной среде обитания, без культивирования, также возможно с помощью проточной цитометрии [4] и флуоресцентной гибридизации in situ (FISH). С помощью FISH можно флуоресцентно метить организмы с определенными последовательностями рРНК и, следовательно, относящиеся к одной таксономической группе, а затем отделять флуоресцирующие клетки с помощью цитометра. Такой подход позволил, например, описать кладу ультрамикробактерий, обозначаемую как LD12, которая обитает в пресной воде.
Рисунок 2. Клетка археи группы ARMAN
Некоторых наномикробов даже удалось вырастить в культуре. Бактерию Ca. Pelagibacter ubique удалось вырастить на нестандартной среде, состоящей из метионина, глицина, пирувата и искусственной морской воды (рис. 3) [1]. Выяснилось, что в условиях недостатка глицина эта бактерия может потреблять гликолат, который превращает в глицин, а глицин, в свою очередь, использует для биосинтеза серина. Вероятно, способность превращать гликолат в глицин возникла в ходе эволюции в ответ на избыток гликолата, который появляется в фикопланктоне в условиях углеродного голодания.
Рисунок 3. Клетка Ca. Pelagibacter ubique под электронным микроскопом
Некоторые ультрамикробактерии освоили бедные кислородом пелагические воды. Так, с помощью проточной цитометрии выделили группу бактерий SUP05, способных метаболизировать серу и, по-видимому, играющих важную роль в круговороте углерода, серы и азота.
Наномикробы приспособились даже к условиям торфяных болот, где, хотя и нет недостатка в органическом углероде, очень мало минеральных веществ. Например, в сфагновом болоте на севере России удалось выделить множество видов нанобактерий и наноархей из самых разных систематических групп.
Мельчайшие микроорганизмы сумели освоить даже льды Гренландии, размножаясь при отрицательных температурах и крайне низких концентрациях питательных веществ. Живые клетки были обнаружены даже в образце гренландского льда возрастом 120 тысяч лет! Примечательно, что, помимо бактерий и архей, в образцах льда найдены даже споры грибов.
В 2015 году представители трех предполагаемых отделов бактерий (WWE3, OD11 и OP1) были найдены в окрестностях реки Колорадо — в подземных водах, расположенных на глубине нескольких метров от поверхности [6]. С помощью криоэлектронной микроскопии у них удалось идентифицировать пили, клеточные стенки и даже пронаблюдать клеточное деление и заражение вирусами. Последующий метагеномный анализ показал, что у этих бактерий имеется фермент Рубиско (рибулозобисфосфаткарбоксилаза), с помощью которого растения фиксируют углекислый газ и в цикле Кальвина включают его в углеводы. Однако у формы Рубиско, найденной у ультрамикробактерий, фиксация углекислого газа сопряжена с непосредственным образованием АТФ из АМФ [7].
Заключение
Несмотря на очень малые размеры, нанобактерии и наноархеи освоили самые разнообразные, зачастую даже экстремальные местообитания. У них обнаруживаются уникальные метаболические пути, они способны к сложным взаимодействиям с другими организмами — чего стоит одна крошечная бактерия TM7x, которая научилась даже усмирять макрофагов в ротовой полости человека! Бурное описание сотен и тысяч новых видов микроорганизмов, ставшее возможным благодаря распространению метагеномики, несомненно, приведет к открытию еще более удивительных свойств самых маленьких живых клеток на Земле.
ТОП-25: Самые маленькие животные в мире, в существование которых вы не поверите
Задавались ли вы когда-нибудь вопросом, какое животное является самым маленьким в мире? Тогда вы обратились по адресу. Некоторые животные настолько малы, что вы просто не поверите своим глазам. От лягушек до лошадей, с разными видами животных во всем мире обошлись несправедливо. Еще более интересен тот факт, что многих из этих животных ученые и исследователи обнаружили совсем недавно. Мы заставим вас задуматься о том, какие еще маленькие существа могут скрываться повсюду. Интересно, каких миниатюрных зверей мы откопали? Вот 25 самых маленьких животных в мире, в существование которых вы не поверите.
Все знают, что чихуахуа крошечные, но вы даже представить на можете, насколько крошечными они могут быть. Книга рекордов Гиннеса назвала чихуахуа Милли (Milly) самой маленькой собакой в мире. Она достигает 9,6 см в высоту, это примерно равно высоте туфель на шпильке.
24. Карликовый кролик
Фото: WikipediaCommons.com
23. Карликовая мармозетка
В то время как карликовый кролик является самым маленьким в мире кроликов, в мире приматов, карликовая мармозетка правит как крошечная королева. Эти животные обитают в Южной Америке и похожи на белку, если бы не голова. Они такие маленькие, что могут поместиться в человеческой руке. Вес мармозетки обычно составляет 90-150 г, а рост всего около 15 см.
22. Хамелеон Малая брукезия (Brookesia Micra)
Фото: commons.wikimedia.org
Обнаруженный на острове Мадагаскар, хамелеон Малая брукезия является самым крошечным из когда-либо найденных хамелеонов. Он настолько мал, что может легко уместиться на спичечной головке или кончике указательного пальца человека.
21. Миниатюрная лошадь
Фото: WikipediaCommons.com
Миниатюрные лошади могут достигать размеров средней собаки. Самую маленькую лошадь в мире звали Дюймовочкой, это была миниатюрная коричневая кобыла высотой всего 44,5 см. Ее официально внесли в Книгу рекордов Гиннеса в 2006 году.
20. Самая маленькая ящерица
Фото: WikipediaCommons.com
Самую маленькую в мире ящерицу ученые обнаружили в Доминиканской Республике. Данный вид называется sphaerodactylus ariasae и такая ящерица может удобно свернуться на десятицентовой монете США. Ее длина достигает менее 16 миллиметров.
19. Самая маленькая кошка
Согласно Книге рекордов Гиннеса, самая маленькая кошка была обнаружена в Тейлорвилле (Taylorville), штат Иллинойс. Самец Гималайско-Персидского блю-поинта по кличке Тинкер-Той (Tinker Toy), достигнув взрослого возраста, достигал 7 см в высоту и 19 см в длину.
18. Карликовая акула-фонарь
Фото: en.wikipedia.org
Карликовая акула-фонарь встречается редко, поскольку плавает на глубине примерно 439 м под поверхностью океана вблизи берегов Южной Америки. О ней известно совсем немного. Мы знаем, что эти рыбы достаточно малы, чтобы поместиться в человеческой руке.
17. Этрусская землеройка
Фото: commons.wikimedia.org
16. Королевская антилопа
Фото: commons.wikimedia.org
15. Свиноносая летучая мышь (летучая мышь-шмель)
Фото: commons.wikimedia.org
Свиноносая летучая мышь может похвастаться двумя достижениями. Это не только самая маленькая летучая мышь, но и самое маленькое млекопитающее. В среднем, они вырастают до примерно 33 мм и весят всего 2 грамма.
14. Самый маленький морской конек
Фото: commons.wikimedia.org
В западной части Тихого океана морские биологи обнаружили самого маленького морского конька. Известные как Hippocampus denise, сначала они были приняты за детенышей морских коньков. Обычно такой морской конек достигает в длину всего 16 мм.
13. Пестрая черепашка
Фото: commons.wikimedia.org
Пестрая черепашка-падлопер (Speckled Padloper Tortoise) является, как вы уже догадались, самой маленькой черепахой в мире. Размер самцов составляет всего 7 см, а самок 10 см, этих маленьких существ можно обнаружить медленно ползающими по тропинкам в Южной Африке.
12. Самая маленькая корова
Фото: commons.wikimedia.org
Самую маленькую в мире корову зовут Маникам (Manikyam). Хотя она не поместится на ладони, она настолько мала, насколько это доступно коровам. Высотой всего 61,5 см, маленькая корова считается домашним питомцем в семье, которой она принадлежит.
11. Лягушка Paedophryne Amauensis
Фото: commons.wikimedia.org
Лягушка размером с домового, Paedophryne Amauensis, является самым маленьким известным позвоночным. Ее длина составляет в среднем около 7,7 миллиметров, и похожа она на крошечное пятнышко, на десятицентовой монете США.
10. Карликовый мышиный лемур
Фото: WikipediaCommons.com
Обитающий на Мадагаскаре, Карликовый мышиный лемур весит всего около 60 г. длина его тела вместе с головой составляет примерно 5 см. Однако хвост в два раза длиннее тела.
9. Самая маленькая саламандра
Одним из самых маленьких видов саламандры является Thorius Arboreus, обитающий исключительно в Мексике. Длина этой саламандры вместе с широкой головой составляет 17 миллиметров. К сожалению, они находятся под угрозой вымирания из-за сельскохозяйственной деятельности и вырубки лесов.
8. Самоанский моховой паук
Все мы знаем, что пауки могут быть довольно маленькими, не говоря уже об ужасающе гигантских, но в данном случае Самоанский моховой паук был отмечен Книгой рекордов Гиннеса как самый маленький паук в мире. Его размер достигает всего 0,3 мм.
7. Калифорнийская морская свинья
Фото: WikipediaCommons.com
6. Самая маленькая змея
Фото: WikipediaCommons.com
Самая маленькая змея в мире была обнаружена на острове Барбадос. Достигая в длину всего 10 см, эта редкая змея является разновидностью threadsnake, и она тонкая, как спагетти. К сожалению, большая часть среды ее обитания была разрушена фермами и зданиями.
5. Рыба Paedocypris
Фото: commons.wikimedia.org
Рыба Paedocypris является самым маленьким позвоночным в мире. От головы до хвоста она достигает в длину около 7,9 мм и может удобно поместиться на человеческом пальце. Но, это не единственный интересный факт о ней. Рыба может плавать и жить в очень кислой воде.
Фото: commons.wikimedia.org
Колибри – пчела обитает на острове Куба. Это самая маленькая птица в мире, весом всего лишь в 2 грамма. Ее яйца размером с кофейные зерна, а гнездо размером с четвертак. Из-за своих размеров ей приходится конкурировать с насекомыми, а не с другими птицами.
3. Гладколобый карликовый кайман
Фото: WikipediaCommons.com
Гладколобый карликовый кайман плавает вверх и вниз в водах Южной Америки в поисках позвоночных, чтобы утащить их под воду и съесть. В то время как их длина в 1 метр может не вызывать страха, они довольно опасны.
2. Длиннохвостый планигал
Фото: australianwildlife.org
Длиннохвостый планигал похож на крошечную крысу, но на самом деле это самое маленькое сумчатое в мире. Животное достигает в длину 5,5 см, а его хвост обычно такой же длины, или чуть длиннее. Обитают планигалы в основном на лугах Северной Австралии.
1. Карликовый трехпалый тушканчик
Он похож на ватный шарик с двумя глазами и гигантскими ногами, но, на самом деле, Карликовый трехпалый тушканчик – это самый маленький грызун в мире. Она весит меньше грамма, а длина его тела составляет 4 см. Будьте внимательны, посмотрите на него подольше, и, возможно, вам захочется взять это симпатичное существо к себе домой.