Продолжени главы, то есть часть 2
Оригинал взят у m_batin в Продолжени главы, то есть часть 2
Микроорганизмы способны выживать повсюду, кроме кратеров действующих вулканов и эпицентров взорванных атомных бомб
Их не пугают ни низкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни жёсткое облучение атомных реакторов.
В ноябре 2012 года на глубине 4 км в подледном антарктическом озере Восток обнаружена жизнь, которая самостоятельно существует несколько миллионов лет. Это несколько видов простейших бактерий, которые спокойно переносят отрицательные температуры до минус 14 градусов Цельсия.
В водах горячих источников с высоким содержанием кислоты и серы живут и прекрасно себя чувствуют археобактерии термоацидофилы, считающиеся самыми древними из ныне существующих живых организмов. Они предпочитают температуру 70-80 °C и pH в пределах между 2 и 3. Такая удивительная живучесть объясняется тем, что их плазматическая мембрана содержит большое количество насыщенных жиров, а их ферменты не денатурируют при этих экстремальных условиях.
На глубине 580 метров под морским дном в отложениях возрастом 3.5 млн лет обнаружены бактерии, получающие энергию за счет химических реакций, не связанных с солнцем, а именно за счет хемисинтеза. Такие бактерии могли бы жить и на других планетах и даже в недрах астероидов.
Еще более интересное открытие сделали ученые, пробурившие скважину у берегов Ньюфаундленда на океанской глубине 4560 м. На глубинах от 860 до 1626 м под уровнем морского дна они взяли пробы донных отложений, формировавшихся на протяжении более 100 млн лет. Во всех девяти пробах обнаружилось большое количество микроорганизмов - 1,5 млн клеток на куб. см. - это типичная плотность для глубоких слоев морских осадков. Примерно 60% клеток были живыми, более того, многие из них делились. Больше всего делящихся клеток обнаружилось в самой нижней пробе, где была максимальная концентрация углеводородов, а также максимальная температура. Здесь преобладали археи, которые могут расти при экстремально высоких температурах (до 100-103°С), не нуждаются в кислороде и питаются готовыми органическими соединениями, возможно, высокомолекулярными углеводородами, образующимися без участия живых существ.
В середине прошлого века впервые была обнаружена бактерия Deinococcus radiodurans, которая может переносить дозу облучения в 5000 греев (для человека смертельная доза составляет 5 греев). Эта бактерия может размножаться на ядерном реакторе, потому что обладает мощными механизмами репарации ДНК. Сначала даже думали, что эти бактерии попали на землю с Марса, но потом оказалось, что они имеют земных родственников. Просто кольцевая бактериальная ДНК имеется в цитоплазме бактерии в нескольких копиях, и даже если все кольца разорваны, специальный белок может собрать новое работоспособное кольцо из остатков других. Эту способность к высокоточному хранению информации предложили использовать, чтобы записывать в этот род бактерий данные, которые смогут пережить ядерную катастрофу. Например, в нее записали слова песни «Этот маленький мир», и они остались без изменений после 100 поколений репликации бактерий. А сам «ген бессмертия», обеспечивающий восстановление поврежденной ДНК, оказался нужен не для борьбы с радиацией, а для борьбы с высушиванием, которое оказывает сходное повреждающее действие на клетку.
Эта бактерия может жить в открытом космосе, выдерживать очень кислую и очень горячую среду. Ее красноватые колонии были найдены в пустыне, на дне океана, во льдах Антарктиды и в стерилизованных консервах.
В природе существуют животные, обладающие удивительно высокой продолжительностью жизни по сравнению с аналогичными видами
В 2006 году у берегов Исландии британские биологи обнаружили старейшее животное на Земле - двустворчатого моллюска вида Arctica islandica, возраст которого, определенный по кольцам его раковины, составил 507 лет. Животное получило собственное имя Мин, в честь династии китайских императоров, которые правили в те времена, когда оно появилось на свет в 1499 году. Механизмы, обеспечивающие моллюскам столь высокую продолжительность жизни, пока неясны.
Среди млекопитающих животных аномальное долголетие демонстрируют грызуны голые землекопы и летучие мыши ночницы Брандта, которых сейчас активно изучают биологи.
Ночница Брандта, небольшая летучая мышь, обитающая в районах с умеренным климатом в Европе и Азии, может прожить до 40 лет в то время, как продолжительность жизни ее ближайших сородичей - максимум 2-3 года. У мыши Брандта вообще нет основных признаков старения - не дряхлеют мышцы, нет проблем с костями и, что особенно важно, никогда не встречается рак, очень распространенный у обычных грызунов.
Пытаясь выявить гены, которые могли бы отвечать за её долголетие, ученые секвенировали геном мыши. Выяснилось, что, как и у большинства других млекопитающих он состоит из 22 тысяч генов и содержит типичные для летучих мышей генетические вариации, позволяющие им использовать в полёте ультразвуковую эхолокацию. Но помимо всего прочего, исследователи обнаружили также изменение генов двух белков, участвующих в росте организма: рецептора гормона роста и рецептора инсулиноподобного фактора-1, которые запускают в клетках каскад реакций, ведущих к росту и делению клеток при одновременном отключении клеточных механизмов стрессоустойчивости. Снижение чувствительности к этим гормонам приводит к карликовости при деблокировании клеточных систем противодействия стрессам, в результате продолжительность жизни возрастает. Кроме того, в геноме ночницы Брандта наблюдается увеличение количества гена FBXO31, играющего ключевую роль в остановке клеточного цикла в ответ на повреждение ДНК, он получил у ночницы Брандта дополнительные 52 копии в геноме.
Голые землекопы - грызуны, обитающие в Африке, живут до 32 лет, в 6-10 раз дольше, чем их ближайшие сородичи. При этом они практически не меняются с возрастом, не имеют ни внешних признаков старения (четырехлетние и 20-летние особи почти не имеют отличий), ни внутренних (с возрастом не появляется дряхлость мышц, ослабление минерализации костей, не нарушается способность к воспроизводству). Кроме того, у голых землекопов до сих пор не было зафиксировано ни одного случая заболевания раком и даже, искусственно спровоцировать у них эту болезнь тоже не удается.
Ученые выяснили, что секрет их устойчивости к раку - наличие гилауроновой кислоты во внеклеточном матриксе - структуре, заполняющей пространство между клетками. Именно она разделяет клетки грызуна, не позволяя им накапливаться и создавать опухоль. При этом у голых землекопов каждая молекула гиалуроновой кислоты по размеру в 5 раз больше, чем у других грызунов и даже человека. Ученые считают, что такое количество гиалуроновой кислоты землекопы приобрели в процессе эволюции для того, чтобы их кожа стала достаточно эластичной и не разрывалась, когда животное пытается пролезть по узкому проходу.
В растительном мире есть свои долгожители. Секвойи и баобабы могут жить более 5000 лет , остистые сосны - более 4000 тысяч лет, тисы и баньяны - около 3000 лет, а дубы и серебристые тополя - до 1000 лет.
Возраст самой древней ели, произрастающей в шведской провинции Доларна, оценивают в 9550 лет. Ученые провели генетический анализ и выяснили, что она имеет тот же генетический материал, что и останки под ней. Оказывается, после отмирания древнее дерево, по неустановленным причинам, дало молодой побег, тем самым продлив себе жизнь.
Удивительные способности к регенерации позволяют некоторым живым организмам не стареть и сохранять жизнеспособность неограниченно долго
Практически бессмертным существом можно считать медузу Turritopsis Nutricula, которая умеет обращать вспять процесс старения. Ученые выяснили, что в отличие от большинства медуз, которые после участия в репродуктивном цикле умирают, она после спаривания возвращается к ювенильной стадии. Иначе говоря, достигнув зрелости, эта медуза снова превращается в молодую особь и способна повторять этот цикл бесконечно. По одной из гипотез, клетки в ее организме способны перепрограммироваться из одного типа в другой и тем самым снова и снова омолаживать организм.
Моллюск жемчужница Маргаритифера практически не стареет, она способна прожить до 250 лет, и погибает не от старости, а от голода, так как всё время растёт, и в конце концов её раковина становится такой большой, что не позволяет ей передвигаться. Даже в возрасте более 100 лет Маргаритифера способна производить до 6 миллионов зародышей, в то время как её 30-летние собратья - лишь 1 миллион. Более того, она может делиться своей способностью не стареть с другими живыми существами. Установлен такой поразительный факт: нестареющая жемчужница, паразитирующая на атлантическом лососе, способна в несколько раз продлить ему жизнь.
Гидра - животное размером 1-20 мм, обитающее в стоячих водоёмах и реках с медленным течением, практически бессмертна, поскольку обладает удивительными регенеративными способностями. Если разрезать ее тело на несколько частей, то они в итоге вырастут в новые гидры. Целый организм может восстанавливаться из отдельных небольших кусочков тела (менее 1/100 объёма), из кусочков щупалец, и даже из взвеси клеток.
Недавно генетики сделали вывод - бессмертие гидрам обеспечивает ген FoxO, именно он отвечает за поддержание активного состояния стволовых клеток, обеспечивающих постоянное обновление тканей организма.
Растения тоже показывают удивительные способности к выживанию. Оливки в Гефсиманском саду в Израиле растут уже 2000 лет, хотя за это время прошло почти 100 поколений людей, кончилась римская империя, началась космическая эра.
Из дюжины семян, обнаруженных в закрытой алебастровой вазе, пролежавшей в гробнице фараона 3000 лет, одно проросло, дало стебель, заколосилось.
Удалось прорастить семена смолевки узколистной, извлеченные из вечной мерзлоты на глубине 38 метров, возраст которых по радиоуглеродной датировке составил 30-32 тысячи лет.
Существуют живые организмы, которые демонстрируют удивительную живучесть и практически могут быть бессмертными
Животные организмы, известные как тихоходки (Tardigradae), наверное, самые живучие на планете. В состоянии спячки они могут сохранять жизнеспособность в течение 20 мес. в жидком воздухе при -193 °C, в течение нескольких часов выживать, будучи охлажденные жидким гелием до -271°С; выдерживают кратковременное прогревание до +150° С и прекрасно переносят получасовое пребывание в вакууме.
Радиация для них практически не страшна. 570 000 рентген (для человека смертельны уже 500) убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок.
«Спящие» тихоходки выживали, когда японские биофизики помещали их в герметичный пластиковый контейнер и погружали его в заполненную водой камеру высокого давления, постепенно доведя его 6000 атмосфер, что почти в 6 раз выше уровня давления в самой низкой точке Марианской впадины.
Шведские ученые отправили тихоходок в космос. По прибытии на орбиту они оказались в условиях вакуума и были подвергнуты воздействию космической радиации. После 10 дней, проведенных в открытом космосе, практически все организмы были иссушены, но на борту космического аппарата тихоходки вернулись к нормальному состоянию, и смогли принести потомство.
Исследовав процессы, происходящие в телах тихоходок во время спячки, ученые выяснили, что в их клетках происходит замена воды на многоатомные спирты вроде глицерина. Именно они, по мнению исследователей, и являются для тихоходок "эликсиром бессмертия" - ведь подобные соединения хорошо предохраняют органические вещества от разрушения, вызванного временем.
Когда ученые рассчитали, сколько времени тихоходки могут находиться в состоянии сна, то выяснилось, что оно может измеряться… многими сотнями лет. Так, совсем недавно, когда в Швеции разбирали коллекции мхов, сделанные еще самим Карлом Линнеем (XVII век), то случайно обрызгали растения водой. От этого пробудились мирно спавшие в них тихоходки, которых, судя по всему, "усыпил" сам великий биолог. Когда ученые исследовали клетки животных, то обнаружили, что за истекшие 200 лет они ни капли не постарели.
Теоретически эти маленькие существа могут находиться в состоянии сна больше миллиона лет и при этом никак не изменяться. Некоторые ученые предполагают, что у тихоходок отсутствуют гены, вызывающие старение клеток.
Микроорганизмы способны выживать повсюду, кроме кратеров действующих вулканов и эпицентров взорванных атомных бомб
Их не пугают ни низкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни жёсткое облучение атомных реакторов.
В ноябре 2012 года на глубине 4 км в подледном антарктическом озере Восток обнаружена жизнь, которая самостоятельно существует несколько миллионов лет. Это несколько видов простейших бактерий, которые спокойно переносят отрицательные температуры до минус 14 градусов Цельсия.
В водах горячих источников с высоким содержанием кислоты и серы живут и прекрасно себя чувствуют археобактерии термоацидофилы, считающиеся самыми древними из ныне существующих живых организмов. Они предпочитают температуру 70-80 °C и pH в пределах между 2 и 3. Такая удивительная живучесть объясняется тем, что их плазматическая мембрана содержит большое количество насыщенных жиров, а их ферменты не денатурируют при этих экстремальных условиях.
На глубине 580 метров под морским дном в отложениях возрастом 3.5 млн лет обнаружены бактерии, получающие энергию за счет химических реакций, не связанных с солнцем, а именно за счет хемисинтеза. Такие бактерии могли бы жить и на других планетах и даже в недрах астероидов.
Еще более интересное открытие сделали ученые, пробурившие скважину у берегов Ньюфаундленда на океанской глубине 4560 м. На глубинах от 860 до 1626 м под уровнем морского дна они взяли пробы донных отложений, формировавшихся на протяжении более 100 млн лет. Во всех девяти пробах обнаружилось большое количество микроорганизмов - 1,5 млн клеток на куб. см. - это типичная плотность для глубоких слоев морских осадков. Примерно 60% клеток были живыми, более того, многие из них делились. Больше всего делящихся клеток обнаружилось в самой нижней пробе, где была максимальная концентрация углеводородов, а также максимальная температура. Здесь преобладали археи, которые могут расти при экстремально высоких температурах (до 100-103°С), не нуждаются в кислороде и питаются готовыми органическими соединениями, возможно, высокомолекулярными углеводородами, образующимися без участия живых существ.
В середине прошлого века впервые была обнаружена бактерия Deinococcus radiodurans, которая может переносить дозу облучения в 5000 греев (для человека смертельная доза составляет 5 греев). Эта бактерия может размножаться на ядерном реакторе, потому что обладает мощными механизмами репарации ДНК. Сначала даже думали, что эти бактерии попали на землю с Марса, но потом оказалось, что они имеют земных родственников. Просто кольцевая бактериальная ДНК имеется в цитоплазме бактерии в нескольких копиях, и даже если все кольца разорваны, специальный белок может собрать новое работоспособное кольцо из остатков других. Эту способность к высокоточному хранению информации предложили использовать, чтобы записывать в этот род бактерий данные, которые смогут пережить ядерную катастрофу. Например, в нее записали слова песни «Этот маленький мир», и они остались без изменений после 100 поколений репликации бактерий. А сам «ген бессмертия», обеспечивающий восстановление поврежденной ДНК, оказался нужен не для борьбы с радиацией, а для борьбы с высушиванием, которое оказывает сходное повреждающее действие на клетку.
Эта бактерия может жить в открытом космосе, выдерживать очень кислую и очень горячую среду. Ее красноватые колонии были найдены в пустыне, на дне океана, во льдах Антарктиды и в стерилизованных консервах.
В природе существуют животные, обладающие удивительно высокой продолжительностью жизни по сравнению с аналогичными видами
В 2006 году у берегов Исландии британские биологи обнаружили старейшее животное на Земле - двустворчатого моллюска вида Arctica islandica, возраст которого, определенный по кольцам его раковины, составил 507 лет. Животное получило собственное имя Мин, в честь династии китайских императоров, которые правили в те времена, когда оно появилось на свет в 1499 году. Механизмы, обеспечивающие моллюскам столь высокую продолжительность жизни, пока неясны.
Среди млекопитающих животных аномальное долголетие демонстрируют грызуны голые землекопы и летучие мыши ночницы Брандта, которых сейчас активно изучают биологи.
Ночница Брандта, небольшая летучая мышь, обитающая в районах с умеренным климатом в Европе и Азии, может прожить до 40 лет в то время, как продолжительность жизни ее ближайших сородичей - максимум 2-3 года. У мыши Брандта вообще нет основных признаков старения - не дряхлеют мышцы, нет проблем с костями и, что особенно важно, никогда не встречается рак, очень распространенный у обычных грызунов.
Пытаясь выявить гены, которые могли бы отвечать за её долголетие, ученые секвенировали геном мыши. Выяснилось, что, как и у большинства других млекопитающих он состоит из 22 тысяч генов и содержит типичные для летучих мышей генетические вариации, позволяющие им использовать в полёте ультразвуковую эхолокацию. Но помимо всего прочего, исследователи обнаружили также изменение генов двух белков, участвующих в росте организма: рецептора гормона роста и рецептора инсулиноподобного фактора-1, которые запускают в клетках каскад реакций, ведущих к росту и делению клеток при одновременном отключении клеточных механизмов стрессоустойчивости. Снижение чувствительности к этим гормонам приводит к карликовости при деблокировании клеточных систем противодействия стрессам, в результате продолжительность жизни возрастает. Кроме того, в геноме ночницы Брандта наблюдается увеличение количества гена FBXO31, играющего ключевую роль в остановке клеточного цикла в ответ на повреждение ДНК, он получил у ночницы Брандта дополнительные 52 копии в геноме.
Голые землекопы - грызуны, обитающие в Африке, живут до 32 лет, в 6-10 раз дольше, чем их ближайшие сородичи. При этом они практически не меняются с возрастом, не имеют ни внешних признаков старения (четырехлетние и 20-летние особи почти не имеют отличий), ни внутренних (с возрастом не появляется дряхлость мышц, ослабление минерализации костей, не нарушается способность к воспроизводству). Кроме того, у голых землекопов до сих пор не было зафиксировано ни одного случая заболевания раком и даже, искусственно спровоцировать у них эту болезнь тоже не удается.
Ученые выяснили, что секрет их устойчивости к раку - наличие гилауроновой кислоты во внеклеточном матриксе - структуре, заполняющей пространство между клетками. Именно она разделяет клетки грызуна, не позволяя им накапливаться и создавать опухоль. При этом у голых землекопов каждая молекула гиалуроновой кислоты по размеру в 5 раз больше, чем у других грызунов и даже человека. Ученые считают, что такое количество гиалуроновой кислоты землекопы приобрели в процессе эволюции для того, чтобы их кожа стала достаточно эластичной и не разрывалась, когда животное пытается пролезть по узкому проходу.
В растительном мире есть свои долгожители. Секвойи и баобабы могут жить более 5000 лет , остистые сосны - более 4000 тысяч лет, тисы и баньяны - около 3000 лет, а дубы и серебристые тополя - до 1000 лет.
Возраст самой древней ели, произрастающей в шведской провинции Доларна, оценивают в 9550 лет. Ученые провели генетический анализ и выяснили, что она имеет тот же генетический материал, что и останки под ней. Оказывается, после отмирания древнее дерево, по неустановленным причинам, дало молодой побег, тем самым продлив себе жизнь.
Удивительные способности к регенерации позволяют некоторым живым организмам не стареть и сохранять жизнеспособность неограниченно долго
Практически бессмертным существом можно считать медузу Turritopsis Nutricula, которая умеет обращать вспять процесс старения. Ученые выяснили, что в отличие от большинства медуз, которые после участия в репродуктивном цикле умирают, она после спаривания возвращается к ювенильной стадии. Иначе говоря, достигнув зрелости, эта медуза снова превращается в молодую особь и способна повторять этот цикл бесконечно. По одной из гипотез, клетки в ее организме способны перепрограммироваться из одного типа в другой и тем самым снова и снова омолаживать организм.
Моллюск жемчужница Маргаритифера практически не стареет, она способна прожить до 250 лет, и погибает не от старости, а от голода, так как всё время растёт, и в конце концов её раковина становится такой большой, что не позволяет ей передвигаться. Даже в возрасте более 100 лет Маргаритифера способна производить до 6 миллионов зародышей, в то время как её 30-летние собратья - лишь 1 миллион. Более того, она может делиться своей способностью не стареть с другими живыми существами. Установлен такой поразительный факт: нестареющая жемчужница, паразитирующая на атлантическом лососе, способна в несколько раз продлить ему жизнь.
Гидра - животное размером 1-20 мм, обитающее в стоячих водоёмах и реках с медленным течением, практически бессмертна, поскольку обладает удивительными регенеративными способностями. Если разрезать ее тело на несколько частей, то они в итоге вырастут в новые гидры. Целый организм может восстанавливаться из отдельных небольших кусочков тела (менее 1/100 объёма), из кусочков щупалец, и даже из взвеси клеток.
Недавно генетики сделали вывод - бессмертие гидрам обеспечивает ген FoxO, именно он отвечает за поддержание активного состояния стволовых клеток, обеспечивающих постоянное обновление тканей организма.
Растения тоже показывают удивительные способности к выживанию. Оливки в Гефсиманском саду в Израиле растут уже 2000 лет, хотя за это время прошло почти 100 поколений людей, кончилась римская империя, началась космическая эра.
Из дюжины семян, обнаруженных в закрытой алебастровой вазе, пролежавшей в гробнице фараона 3000 лет, одно проросло, дало стебель, заколосилось.
Удалось прорастить семена смолевки узколистной, извлеченные из вечной мерзлоты на глубине 38 метров, возраст которых по радиоуглеродной датировке составил 30-32 тысячи лет.
Существуют живые организмы, которые демонстрируют удивительную живучесть и практически могут быть бессмертными
Животные организмы, известные как тихоходки (Tardigradae), наверное, самые живучие на планете. В состоянии спячки они могут сохранять жизнеспособность в течение 20 мес. в жидком воздухе при -193 °C, в течение нескольких часов выживать, будучи охлажденные жидким гелием до -271°С; выдерживают кратковременное прогревание до +150° С и прекрасно переносят получасовое пребывание в вакууме.
Радиация для них практически не страшна. 570 000 рентген (для человека смертельны уже 500) убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок.
«Спящие» тихоходки выживали, когда японские биофизики помещали их в герметичный пластиковый контейнер и погружали его в заполненную водой камеру высокого давления, постепенно доведя его 6000 атмосфер, что почти в 6 раз выше уровня давления в самой низкой точке Марианской впадины.
Шведские ученые отправили тихоходок в космос. По прибытии на орбиту они оказались в условиях вакуума и были подвергнуты воздействию космической радиации. После 10 дней, проведенных в открытом космосе, практически все организмы были иссушены, но на борту космического аппарата тихоходки вернулись к нормальному состоянию, и смогли принести потомство.
Исследовав процессы, происходящие в телах тихоходок во время спячки, ученые выяснили, что в их клетках происходит замена воды на многоатомные спирты вроде глицерина. Именно они, по мнению исследователей, и являются для тихоходок "эликсиром бессмертия" - ведь подобные соединения хорошо предохраняют органические вещества от разрушения, вызванного временем.
Когда ученые рассчитали, сколько времени тихоходки могут находиться в состоянии сна, то выяснилось, что оно может измеряться… многими сотнями лет. Так, совсем недавно, когда в Швеции разбирали коллекции мхов, сделанные еще самим Карлом Линнеем (XVII век), то случайно обрызгали растения водой. От этого пробудились мирно спавшие в них тихоходки, которых, судя по всему, "усыпил" сам великий биолог. Когда ученые исследовали клетки животных, то обнаружили, что за истекшие 200 лет они ни капли не постарели.
Теоретически эти маленькие существа могут находиться в состоянии сна больше миллиона лет и при этом никак не изменяться. Некоторые ученые предполагают, что у тихоходок отсутствуют гены, вызывающие старение клеток.