|
Экстремальные существа спасут человечество
|
|
|
|
Во время посещения знаменитых горячих источников в Йеллоустонском национальном парке в 1964 году эколог Том Брок наткнулся на нечто очень маленькое, что перевернуло основную парадигму — микроорганизм, способный выживать при температурах, намного превышающих те, которые ученые ранее считали возможными. Этот организм, впоследствии названный Броком и его исследовательской группой Thermus aquaticus, широко известен как один из первых экстремофилов (организмов, которые процветают во враждебной среде), когда-либо открытых. В конечном итоге компания aquaticus внесла значительный вклад в науку, предоставив важнейший фермент, необходимый для проведения метода полимеразной цепной реакции (ПЦР), который занимает центральное место в разработке вакцин. Теперь новое обзорное исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Microbiology, демонстрирует, что открытие Брока было лишь преамбулой к удивительным научным открытиям, которые стали возможны благодаря этим крошечным микробам.
|
|
|
|
Бактерия, обнаруженная в Йеллоустоуне, известна как термофил, что означает, что она может выдерживать очень высокие температуры. Но другие виды бактерий, археи и даже некоторые виды эукариот, также могут адаптироваться к экстремальному холоду (психрофилы), процветать в ультрасоленой воде (галофилы), противостоять воздействию кислот (ацидофилы) или просто продолжать жить в условиях обычно опасного для жизни уровня радиации (радиофилы). Экстремофилы проявляют сверхстойкость перед лицом крайне неблагоприятных условий, и ученые нашли способы использовать эти способности - как в случае с T. aquaticus — для чрезвычайно важных целей.
|
|
|
|
|
|
|
“Экстремофилы проявляют удивительную приспособляемость в среде, которая когда-то считалась непригодной для жизни”, - пишет исследовательская группа, состоящая из ученых из Университета Объединенных Арабских Эмиратов. “Они обладают уникальными физиологическими и биохимическими приспособлениями, которые позволяют им выживать и даже процветать в таких неблагоприятных условиях. Эти приспособления включают в себя надежные системы репарации ДНК, которые противодействуют радиационному повреждению, устойчивые к стрессу мембранные структуры и липидный состав, накопление органических осмолитов, выработку специализированных ферментов и модификации на уровне белков, которые поддерживают внутриклеточный гомеостаз”.
|
|
|
|
За десятилетия, прошедшие с момента их открытия, биология экстремофилов зарекомендовала себя как кладезь достижений в области практического применения в сельском хозяйстве, текстильной промышленности, производстве биотоплива, материаловедении и косметологии, и это лишь некоторые из них. Но полезность этих экстремальных организмов выходит за рамки простой практичности — они также внесли героический вклад в сферу чистой науки. Экстремофилы служат своего рода живым аналогом LUCA, или последнего универсального общего предка Земли, который является неуловимым организмом, от которого произошла вся жизнь на нашей планете.
|
|
|
|
Хотя мы не знаем всех подробностей о ЛУКЕ, ученые предполагают, что это, скорее всего, был анаэробный прокариот-экстремофил, живущий вблизи гидротермального источника в глубоководных районах океана. Причина проста: если вы были мезофилом, дышащим кислородом (организмом, который растет при умеренных температурах), Земля в эпоху Хадея была не для вас. Но для экстремофилов она была в самый раз.
|
|
|
|
“Экстремофилы встречаются во всех трех областях жизни, включая бактерии, архей и эукариот, и обладают сходными механизмами, которые позволяют выживать в экстремальных условиях”, - пишут авторы. “Эти общие черты, вероятно, возникли в результате конвергентной эволюции и/или горизонтального приобретения генов стрессоустойчивости из общего генофонда окружающей среды”.
|
|
|
|
Поскольку мир сталкивается с проблемами, вызванными изменением климата, вполне вероятно, что экстремофилы будут играть главную роль в разработке решений. Инструменты редактирования генов, такие как CRISPR/Cas9, позволяют ученым создавать полезные экстремофилы, способные фиксировать углерод или потреблять метан (парниковый газ, который в 28 раз более мощный, чем углекислый газ). Главная задача на будущее - найти способы создания и культивирования этих организмов, которые по самой своей природе возникают в очень специфических условиях. Ученые надеются, что развитие синтетической биологии позволит им создавать организмы с экстремофильными свойствами, необходимыми для практического применения, удобно размещающиеся в телах организмов, которые легче культивировать.
|
|
|
|
Чтобы решить некоторые из самых больших проблем в мире, ученым, возможно, придется обратиться к миру очень маленьких.
|
|
|
|
Источник
|
