stringtranslate.com

Нанобактерия

Структуры, обнаруженные на фрагменте метеорита Аллан Хиллс 84001

Нанобактерии ( англ. Nanobacterium, мн . ч . nanobacteria , англ. nanobacteria , фр . nanobacteria ) — название единицы или члена ранее предложенного класса живых организмов , в частности, микроорганизмов с клеточной стенкой , в настоящее время дискредитированных , с размером , значительно меньшим общепринятого нижнего предела  для жизни ( около 200 нм для бактерий , таких как микоплазма ) . Первоначально основанный на наблюдаемых наномасштабных структурах в геологических образованиях (включая марсианский метеорит Allan Hills 84001 ), статус нанобактерий был спорным, некоторые исследователи предполагали, что они являются новым классом живых организмов [2] [3], способных включать радиоактивно меченый уридин , [4] а другие приписывали им более простую, абиотическую природу. [5] [6] Один скептик окрестил их « холодным синтезом микробиологии», ссылаясь на печально известный эпизод предполагаемой ошибочной науки. [7] Термин «кальцифицирующие наночастицы » (КНЧ) также использовался в качестве консервативного названия относительно их возможного статуса как формы жизни.

Исследования склонны соглашаться с тем, что эти структуры существуют и, по-видимому, каким-то образом воспроизводятся. [8] Однако идея о том, что они являются живыми существами, в настоящее время в значительной степени отвергнута, и вместо этого частицы считаются неживыми кристаллизациями минералов и органических молекул. [9]

1981–2000

В 1981 году Франциско Торелла и Ричард Й. Морита описали очень маленькие клетки, называемые ультрамикробактериями . [10] Определенные как менее 300 нм, к 1982 году Макдонелл и Худ обнаружили, что некоторые из них могут проходить через мембрану толщиной 200 нм [ требуется ссылка ] . В начале 1989 года геолог Роберт Л. Фолк обнаружил то, что он позже определил как нанобактерии (пишется с двойной буквой «н»), то есть наночастицы, выделенные из геологических образцов [11] в травертине из горячих источников Витербо , Италия. Первоначально ища бактериальную причину отложения травертина, сканирующее электронное микроскопическое исследование минерала, где не было обнаружено никаких бактерий, выявило чрезвычайно маленькие объекты, которые, по-видимому, были биологическими. Его первое устное выступление вызвало то, что он назвал «в основном каменным молчанием», на ежегодном съезде Геологического общества Америки в 1992 году . [12] Он предположил, что нанобактерии являются основными агентами осаждения всех минералов и кристаллов на Земле, образующихся в жидкой воде, что они также вызывают все окисление металлов и что они в изобилии присутствуют во многих биологических образцах. [12]

В 1996 году ученый НАСА Дэвид Маккей опубликовал исследование, предполагающее существование наноокаменелостей — окаменелостей марсианских нанобактерий — в ALH84001 , метеорите, прилетевшем с Марса и найденном в Антарктиде. [13]

Nanobacterium sanguineum была предложена в 1998 году в качестве объяснения некоторых видов патологической кальцификации ( апатит в почечных камнях ) финским исследователем Олави Каяндером и турецким исследователем Невой Чифтчиоглу, работающими в Университете Куопио в Финляндии. По словам исследователей, частицы самовоспроизводились в микробиологической культуре , и исследователи далее сообщили об идентификации ДНК в этих структурах путем окрашивания. [14]

В статье, опубликованной в 2000 году группой под руководством ученого из NIH Джона Сизара, эти идеи были дополнительно проверены. В ней говорилось, что то, что ранее описывалось как «саморепликация», было формой кристаллического роста. Единственная ДНК, обнаруженная в его образцах, была идентифицирована как происходящая от бактерий Phyllobacterium myrsinacearum , которые являются распространенным загрязнителем в реакциях ПЦР . [5]

2001–настоящее время

В 2004 году группа исследователей из клиники Майо под руководством Франклина Кокерилла, Джона Лиске и Вирджинии М. Миллер сообщила о выделении нанобактерий из больных артерий человека и камней в почках . Их результаты были опубликованы в 2004 и 2006 годах соответственно. [4] [15] Аналогичные результаты были получены в 2005 году Ласло Пушкашем в Университете Сегеда , Венгрия. Доктор Пушкаш идентифицировал эти частицы в культурах, полученных из атеросклеротических стенок аорты человека и образцов крови пациентов с атеросклерозом, но группа не смогла обнаружить ДНК в этих образцах. [16]

В 2005 году Чифтчиоглу и ее исследовательская группа в НАСА использовали вращающуюся колбу для культивирования клеток , которая имитирует некоторые аспекты условий низкой гравитации, для культивирования нанобактерий, подозреваемых в быстром образовании камней в почках у астронавтов. Было обнаружено, что в этой среде они размножаются в пять раз быстрее, чем при нормальной земной гравитации. Исследование пришло к выводу, что нанобактерии потенциально играют роль в образовании камней в почках и, возможно, должны быть проверены на наличие этих бактерий у экипажей перед полетом. [17]

Статья, опубликованная в Public Library of Science Pathogens (PLOS Pathogens) в феврале 2008 года, была посвящена всесторонней характеристике нанобактерий. Авторы утверждают, что их результаты исключают существование нанобактерий как живых существ и что вместо этого они являются уникальной самораспространяющейся сущностью, а именно самораспространяющимися комплексами минерал- фетуин . [18]

В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) в апреле 2008 года, также сообщалось, что нанобактерии крови не являются живыми организмами, и утверждалось, что « осадок CaCO3, полученный in vitro, удивительно похож на предполагаемые нанобактерии с точки зрения их однородного размера, очерченных мембраной везикулярных форм с образованиями, подобными клеточному делению, и агрегациями в форме колоний». [6] Рост таких «биоморфных» неорганических осадков был подробно изучен в научной статье 2009 года, в которой было показано, что необычные механизмы роста кристаллов могут производить осадки витерита из растворов хлорида бария и кремнезема , которые очень похожи на примитивные организмы. [19] Авторы прокомментировали близкое сходство этих кристаллов с предполагаемыми нанобактериями, заявив, что их результаты показали, что доказательства существования жизни не могут основываться только на морфологии .

Дальнейшая работа по важности нанобактерий в геологии, проделанная Р. Л. Фолком и его коллегами, включает изучение ооидов карбоната кальция Багамы , [20] минералов силикатной глины , [21] сульфидов металлов , [22] и оксидов железа . [23] Во всех этих химически разнообразных минералах предполагаемые нанобактерии имеют примерно одинаковый размер, в основном 0,05–0,2 мкм. Это предполагает общность происхождения . [ необходима ссылка ] По крайней мере, для типового местонахождения в Витербо, Италия, биогенность этих мельчайших клеток была подтверждена с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). [24] Срезы зеленой биослизи показали образования диаметром 0,09–0,4 мкм с определенными клеточными стенками и внутренними точками, напоминающими рибосомы , и даже более мелкие объекты с клеточными стенками и прозрачными внутренними частями диаметром 0,05 мкм. [25] Культивируемые организмы на Земле имеют тот же размер в 0,05 мкм, что и предполагаемые нанобактерии на Марсе. [26]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Ciftcioglu N, Kuronen I, Åkerman K, Hiltunen E, Laukkanen J, Kajander EO (1997). «Новая потенциальная угроза в продуктах антигенов и антител: нанобактерии». В Brown F, Burton D, Doherty P, Mekalanos J, Norrby E (ред.). Вакцины 97. Молекулярные подходы к контролю инфекционных заболеваний . Нью-Йорк: Cold Spring Harbor Laboratory Press. стр. 99–103. ISBN 0-87969-516-1.
  2. ^ Kajander E (2006). «Нанобактерии — размножающиеся кальцифицирующие наночастицы». Lett Appl Microbiol . 42 (6): 549–52. doi :10.1111/j.1472-765X.2006.01945.x. PMID  16706890. S2CID  20169194.
  3. ^ Ciftcioglu N, McKay D, Mathew G, Kajander E (2006). «Нанобактерии: факт или вымысел? Характеристики, обнаружение и медицинское значение новых самовоспроизводящихся, кальцифицирующих наночастиц». J Investig Med . 54 (7): 385–94. doi : 10.2310/6650.2006.06018. hdl : 2060/20060028181 . PMID  17169260. S2CID  35400477.
  4. ^ ab Miller V, Rodgers G, Charlesworth J, Kirkland B, Severson S, Rasmussen T, Yagubyan M, Rodgers J, Cockerill F, Folk R, Rzewuska-Lech E, Kumar V, Farell-Baril G, Lieske J (2004). «Доказательства наличия структур, подобных нанобактериям, в кальцифицированных артериях и сердечных клапанах человека». Am J Physiol Heart Circ Physiol . 287 (3): H1115–24. doi :10.1152/ajpheart.00075.2004. PMID  15142839.
  5. ^ ab Cisar J, Xu D, Thompson J, Swaim W, Hu L, Kopecko D (2000). «Альтернативная интерпретация биоминерализации, вызванной нанобактериями». Proc Natl Acad Sci USA . 97 (21): 11511–5. Bibcode : 2000PNAS ... 9711511C. doi : 10.1073/pnas.97.21.11511 . PMC 17231. PMID  11027350. 
  6. ^ ab Martel J, Young JD (апрель 2008 г.). «Предполагаемые нанобактерии в крови человека как наночастицы карбоната кальция». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 105 (14): 5549–54. Bibcode : 2008PNAS..105.5549M. doi : 10.1073/pnas.0711744105 . PMC 2291092. PMID  18385376 . 
  7. ↑ Джек Манилофф, цитируется в «Взлет и падение нанобактерий», Янг и Мартел, Scientific American , январь 2010 г.
  8. ^ Рауль, Д; Дранкур, М; Азза, С; Наппез, К; Гье, Р; Ролен, Дж. М.; Фурке, П; Кампанья, Б; и др. (2008). «Нанобактерии представляют собой минерало-фетуиновые комплексы». ПЛОС Патогены . 4 (2): е41. doi : 10.1371/journal.ppat.0040041 . ПМК 2242841 . ПМИД  18282102. 
  9. ^ «Взлет и падение нанобактерий», Янг и Мартел, Scientific American , январь 2010 г.
  10. ^ Торелла, Франциско; Морита, Ричард Й. (1 февраля 1981 г.). «Микрокультуральное исследование изменений размера бактерий и образования микроколоний и ультрамикроколоний гетеротрофными бактериями в морской воде». Appl. Environ. Microbiol . 41 (2): 518–527. doi : 10.1128 /aem.41.2.518-527.1981. PMC 243725. PMID  16345721. 
  11. ^ Исследователи приняли соглашение называть (или писать) наночастицы, выделенные из геологических образцов, нанобактериями , а из биологических образцов — нанобактериями .
  12. ^ ab Folk, Robert L. (4 марта 1997 г.). "Нанобактерии: конечно, не выдумки, но что они такое под небесами?". naturalSCIENCE. Архивировано из оригинала 9 декабря 2008 г. Получено 20 декабря 2008 г.
  13. ^ Маккей, Дэвид С. и др. (1996). «Поиск прошлой жизни на Марсе: возможная реликтовая биогенная активность в марсианском метеорите ALH84001». Science . 273 (5277): 924–930. Bibcode :1996Sci...273..924M. doi :10.1126/science.273.5277.924. PMID  8688069. S2CID  40690489.
  14. ^ Kajander E, Ciftçioglu N (1998). «Нанобактерии: альтернативный механизм патогенной внутри- и внеклеточной кальцификации и образования камней». Proc Natl Acad Sci USA . 95 (14): 8274–9. Bibcode : 1998PNAS...95.8274K. doi : 10.1073 /pnas.95.14.8274 . PMC 20966. PMID  9653177. 
  15. ^ Кумар В., Фарелл Г., Ю С. и др. (ноябрь 2006 г.). «Клеточная биология патологической почечной кальцификации: вклад трансцитоза кристаллов, клеточно-опосредованной кальцификации и наночастиц». J. Investig. Med . 54 (7): 412–24. doi :10.2310/6650.2006.06021. PMID  17169263. S2CID  26068331.
  16. ^ Puskás L, Tiszlavicz L, Rázga Z, Torday L, Krenács T, Papp J (2005). «Обнаружение частиц, подобных нанобактериям, в атеросклеротических бляшках человека» (PDF) . Acta Biol Hung . 56 (3–4): 233–45. doi :10.1556/ABiol.56.2005.3-4.7. PMID  16196199.
  17. ^ Ciftçioglu N, Haddad R, Golden D, Morrison D, McKay D (2005). «Потенциальная причина образования камней в почках во время космических полетов: усиленный рост нанобактерий в условиях микрогравитации». Kidney Int . 67 (2): 483–91. doi : 10.1111/j.1523-1755.2005.67105.x . PMID  15673296.
  18. ^ Raoult D, Drancourt M, Azza S, et al. (Февраль 2008). «Нанобактерии — это минеральные фетуиновые комплексы». PLOS Pathog . 4 (2): e41. doi : 10.1371/journal.ppat.0040041 . PMC 2242841. PMID  18282102 . 
  19. ^ García-Ruiz JM, Melero-García E, Hyde ST (январь 2009 г.). "Морфогенез самоорганизующихся нанокристаллических материалов карбоната бария и кремния" (PDF) . Science . 323 (5912): 362–5. Bibcode :2009Sci...323..362G. doi :10.1126/science.1165349. PMID  19150841. S2CID  11977001. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-03-01 . Получено 2009-12-03 .
  20. ^ Фолк, Р. Л. и Линч. FL (2001) Органическое вещество, предполагаемые нанобактерии и образование оолитов и твердых грунтов, Седиментология, 48:215-229.
  21. ^ Фолк, Р. Л. и Линч, Ф. Л. (1997) Возможная роль нанобактерий (карликовых бактерий) в диагенезе глинистых минералов, Журнал седиментационных исследований, 67:583-589.
  22. ^ Фолк, Р.Л. (2005) нанобактерии и образование фрамбоидального пирита, Журнал Earth System Science, 114:369-374
  23. ^ Фолк, Р. Л. и Карлин Дж. (2006) Приключения в железной купальне для птиц: наноструктура оксида железа и связь с нанобактериями, Геологическое общество Америки, Рефераты с программами, т. 38 (3), стр. 6.
  24. ^ Киркланд, Б. и Линч, Ф. Л. (2005) нанобактерии, Большая нога и Лох-Несское чудовище — во что вы должны верить?, Геологическое общество Америки, абс. с программой, т. 37:253.
  25. ^ Фолк, Р. Л. и Киркланд, Б. (2007) О малости жизни: новые данные ТЭМ по биопленке в горячих источниках, Витербо, Италия, Геологическое общество Америки, абс. с надл., т. 39 (6) 421.
  26. ^ Фолк, Р. Л. и Тейлор, Л. (2002) нанобактериальное изменение пироксенов в марсианском метеорите ALH84001, Метеорология и планетарная наука, т. 37:1057-1070.

Внешние ссылки