stringtranslate.com

Нанобактерия

Структуры, обнаруженные на фрагменте метеорита Allan Hills 84001

Нанобактерия ( / ˌ n æ n oʊ b æ k ˈ t ɪər i əm / NAN -oh-bak- TEER -ee-əm , мн. нанобактерии / ˌ n æ n oʊ b æ k ˈ t ɪər i ə / NAN -oh -bak- TEER -ee-ə ) — единица или название члена ранее предложенного класса живых организмов , в частности микроорганизмов с клеточной стенкой , ныне дискредитированных, с размером, намного меньшим, чем общепринятый нижний предел жизни (около 200  нм) . для бактерий , таких как микоплазма ). Первоначально, основываясь на наблюдаемых наноразмерных структурах в геологических образованиях ( включая один метеорит ), статус нанобактерий был спорным, при этом некоторые исследователи предположили, что они представляют собой новый класс живых организмов [2] [3] , способных включать радиоактивно меченный уридин , [4] ] и другие, приписывающие им более простую, абиотическую природу. [5] [6] Один скептик назвал их « холодным синтезом микробиологии», имея в виду пресловутый эпизод предполагаемой ошибочной науки. [7] Термин «кальцифицирующие наночастицы » (CNP) также использовался как консервативное название 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 считается, что частицы представляют собой неживые кристаллизации минералов и органических молекул. [9]

1981–2000 гг.

В 1981 году Франсиско Торелла и Ричард Ю. Морита описали очень маленькие клетки, называемые ультрамикробактериями . [10] К 1982 году МакДонелл и Худ определили, что их размер меньше 300 нм, и некоторые из них могут проходить через мембрану толщиной 200 нм . В начале 1989 года геолог Роберт Л. Фолк обнаружил в травертине из горячих источников Витербо , Италия, то, что он позже определил как наннобактерии (написанные с двойной буквой «n»), то есть наночастицы, выделенные из геологических образцов [11] . Первоначально искали бактериальную причину отложения травертина, исследование минерала с помощью сканирующего электронного микроскопа , где не было обнаружено бактерий, выявило чрезвычайно маленькие объекты, которые выглядели биологическими. Его первое устное выступление на ежегодном съезде Геологического общества Америки в 1992 году вызвало то, что он назвал «в основном каменным молчанием» . [12] Он предположил, что нанобактерии являются основными агентами осаждения всех минералов и кристаллов на Земле, образующихся в жидкой воде, что они также вызывают все окисления металлов и что они в изобилии присутствуют во многих биологических образцах. [12]

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

Nanobacterium sanguineum была предложена в 1998 году в качестве объяснения некоторых видов патологической кальцификации ( апатит в камнях в почках ) 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 также сообщили, что идентифицировали ДНК в этих структурах путем окрашивания. [14]

Статья, опубликованная в 2000 году группой ученых под руководством ученого НИЗ Джона Сисара, еще раз проверила эти идеи. В нем говорилось, что то, что ранее описывалось как «самовоспроизведение», было формой кристаллического роста. Единственная ДНК, обнаруженная в его образцах, была идентифицирована как принадлежащая бактерии Phyllobacterium myrsinacearum , которая является частым загрязнителем в реакциях ПЦР. [5]

2001 – настоящее время

В 2004 году команда клиники Майо под руководством Франклина Кокерилла, Джона Лиске и Вирджинии М. Миллер сообщила, что выделила нанобактерии 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 из Университета Сегеда , Венгрия. Доктор Пушкаш идентифицировал эти частицы в культурах, полученных из атеросклеротических стенок аорты человека, и в образцах крови пациентов с атеросклеротией, но группа не смогла обнаружить ДНК в этих образцах. [16]

В 2005 году Чифтчиоглу и ее исследовательская группа из 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 обычной земной гравитации. Исследование пришло к выводу, что нанобактерии потенциально играют роль в образовании камней в почках и, возможно, потребуется проверка экипажей перед полетом. [17]

Статья, опубликованная в Публичной научной библиотеке патогенов (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 представляют собой уникальную саморазмножающуюся сущность, а именно саморазмножающиеся минерально- фетуиновые комплексы. [18]

В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) в апреле 2008 года, также сообщалось, что нанобактерии крови не являются живыми организмами, и утверждалось, что « осадки CaCO 3 , полученные in vitro, удивительно похожи на предполагаемые нанобактерии с точки зрения их одинакового размера. , очерченные мембраной везикулярной формы, с клеточными образованиями, напоминающими деление, и скоплениями в виде колоний». [6] Рост таких «биоморфных» неорганических осадков был подробно изучен в научной статье 2009 года, которая показала, что необычные механизмы роста кристаллов могут образовывать осадки витерита из растворов хлорида бария и кремнезема , которые очень напоминают примитивные организмы. [19] Авторы отметили близкое сходство этих кристаллов с предполагаемыми нанобактериями, заявив, что их результаты показали, что доказательства существования жизни не могут основываться только на морфологии .

Дальнейшие работы Р. Л. Фолка и его коллег о важности нанобактерий в геологии включают изучение карбоната кальция багамских ооидов , [20] силикатных глинистых минералов , [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 . По крайней мере, для типового участка в Витербо, Италия, биогенность этих мельчайших клеток была подтверждена с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (ПЭМ). [24] На срезах зеленой биослизи были обнаружены объекты диаметром 0,09–0,4 мкм с четкими клеточными стенками и внутренними точками, напоминающими рибосомы , а также более мелкие объекты с клеточными стенками и прозрачной внутренней частью диаметром 0,05 мкм. [25] Культивируемые организмы на Земле имеют тот же размер 0,05 мкм, что и предполагаемые нанобактерии на Марсе. [26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Чифтчиоглу Н., Куронен И., Окерман К., Хилтунен Э., Лаукканен Дж., Каяндер Э.О. (1997). «Новая потенциальная угроза в продуктах антигенов и антител: нанобактерии». Браун Ф., Бертон Д., Доэрти П., Мекаланос Дж., Норрби Э. (ред.). Вакцины 97. Молекулярные подходы к борьбе с инфекционными заболеваниями . Нью-Йорк: Лабораторное издательство Колд-Спринг-Харбор. стр. 99–103. ISBN 0-87969-516-1.
  2. ^ Каяндер Э (2006). «Нанобактерии - размножающие кальцифицирующие наночастицы». Lett Appl Microbiol . 42 (6): 549–52. дои : 10.1111/j.1472-765X.2006.01945.x. PMID  16706890. S2CID  20169194.
  3. ^ Чифтчиоглу Н., Маккей Д., Мэтью Г., Каджандер Э. (2006). «Нанобактерии: факт или вымысел? Характеристики, обнаружение и медицинская значимость новых самовоспроизводящихся, кальцинирующих наночастиц». Джей Расследование Мед . 54 (7): 385–94. дои : 10.2310/6650.2006.06018. hdl : 2060/20060028181 . PMID  17169260. S2CID  35400477.
  4. ^ ab Миллер В., Роджерс Г., Чарльзворт Дж., Киркланд Б., Северсон С., Расмуссен Т., Ягубян М., Роджерс Дж., Кокерилл Ф., Фолк Р., Ржевуска-Лех Э., Кумар В., Фарелл-Барил Г., Лиске Дж. (2004) . «Доказательства существования нанобактериальных структур в кальцинированных артериях и сердечных клапанах человека». Am J Physiol Heart Circ Physiol . 287 (3): H1115–24. дои : 10.1152/ajpheart.00075.2004. ПМИД  15142839.
  5. ^ ab Цисар Дж., Сюй Д., Томпсон Дж., Сваим В., Ху Л., Копецко Д. (2000). «Альтернативная интерпретация биоминерализации, вызванной нанобактериями». Proc Natl Acad Sci США . 97 (21): 11511–5. Бибкод : 2000PNAS...9711511C. дои : 10.1073/pnas.97.21.11511 . ПМК 17231 . ПМИД  11027350. 
  6. ^ аб Мартел Дж., Янг Дж. Д. (апрель 2008 г.). «Предполагаемые нанобактерии в крови человека в виде наночастиц карбоната кальция». Учеб. Натл. акад. наук. США . 105 (14): 5549–54. Бибкод : 2008PNAS..105.5549M. дои : 10.1073/pnas.0711744105 . ПМК 2291092 . ПМИД  18385376. 
  7. ↑ Джек Манилофф, цитата из книги «Взлет и падение нанобактерий», Янг и Мартель, Scientific American , январь 2010 г.
  8. ^ Рауль, Д; Дранкур, М; Азза, С; Наппез, К; Гье, Р; Ролен, Дж. М.; Фурке, П; Кампанья, Б; и другие. (2008). «Нанобактерии представляют собой минерало-фетуиновые комплексы». ПЛОС Патогены . 4 (2): е41. doi : 10.1371/journal.ppat.0040041 . ПМЦ 2242841 . ПМИД  18282102. 
  9. ^ «Взлет и падение нанобактерий», Янг и Мартель, Scientific American , январь 2010 г.
  10. ^ Торелла, Франциско; Морита, Ричард Ю. (1 февраля 1981 г.). «Микрокультурное исследование изменения размера бактерий и образования микро- и ультрамикроколоний гетеротрофными бактериями в морской воде». Прил. Окружающая среда. Микробиол . 41 (2): 518–527. doi : 10.1128/aem.41.2.518-527.1981. ПМК 243725 . ПМИД  16345721. 
  11. ^ Между исследователями было принято соглашение называть наночастицы, выделенные из геологических образцов, нанобактериями , а наночастицы из биологических образцов — нанобактериями .
  12. ↑ Ab Folk, Роберт Л. (4 марта 1997 г.). «Нанобактерии: конечно, не выдумки, но что же они такое?». естественные науки. Архивировано из оригинала 9 декабря 2008 года . Проверено 20 декабря 2008 г.
  13. ^ Маккей, Дэвид С.; и другие. (1996). «Поиски прошлой жизни на Марсе: возможная реликтовая биогенная активность марсианского метеорита ALH84001». Наука . 273 (5277): 924–930. Бибкод : 1996Sci...273..924M. дои : 10.1126/science.273.5277.924. PMID  8688069. S2CID  40690489.
  14. ^ Каджандер Э., Чифтчиоглу Н. (1998). «Нанобактерии: альтернативный механизм патогенной внутри- и внеклеточной кальцификации и образования камней». Proc Natl Acad Sci США . 95 (14): 8274–9. Бибкод : 1998PNAS...95.8274K. дои : 10.1073/pnas.95.14.8274 . ЧВК 20966 . ПМИД  9653177. 
  15. ^ Кумар В., Фарелл Г., Ю С. и др. (ноябрь 2006 г.). «Клеточная биология патологической кальцификации почек: вклад кристаллического трансцитоза, клеточно-опосредованной кальцификации и наночастиц». Дж. Расследование. Мед . 54 (7): 412–24. дои : 10.2310/6650.2006.06021. PMID  17169263. S2CID  26068331.
  16. ^ Пушкаш Л., Тиславич Л., Разга З., Тордай Л., Кренач Т., Папп Дж. (2005). «Обнаружение нанобактериоподобных частиц в атеросклеротических бляшках человека» (PDF) . Акта Биол Хунг . 56 (3–4): 233–45. дои :10.1556/ABiol.56.2005.3-4.7. ПМИД  16196199.
  17. ^ Чифтчиоглу Н., Хаддад Р., Голден Д., Моррисон Д., Маккей Д. (2005). «Потенциальная причина образования камней в почках во время космических полетов: усиленный рост нанобактерий в условиях микрогравитации». Почки Int . 67 (2): 483–91. дои : 10.1111/j.1523-1755.2005.67105.x . ПМИД  15673296.
  18. ^ Рауль Д., Дранкур М., Азза С. и др. (февраль 2008 г.). «Нанобактерии представляют собой минерало-фетуиновые комплексы». ПЛОС Патог . 4 (2): е41. doi : 10.1371/journal.ppat.0040041 . ПМЦ 2242841 . ПМИД  18282102. 
  19. ^ Гарсиа-Руис Х.М., Мелеро-Гарсия Э., Хайд С.Т. (январь 2009 г.). «Морфогенез самоорганизующихся нанокристаллических материалов карбоната бария и кремнезема» (PDF) . Наука . 323 (5912): 362–5. Бибкод : 2009Sci...323..362G. дои : 10.1126/science.1165349. PMID  19150841. S2CID  11977001. Архивировано из оригинала (PDF) 1 марта 2012 г. Проверено 3 декабря 2009 г.
  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, Флорида, (1997) Возможная роль нанобактерий (карликовых бактерий) в глинисто-минеральном диагенезе, Журнал осадочных исследований, 67:583-589.
  22. ^ Фолк, Р.Л. (2005) Нанобактерии и образование фрамбоидального пирита, Journal Earth System Science, 114:369-374.
  23. ^ Фолк, Р.Л. и Карлин Дж. (2006) Приключения в железной птичьей ванне: наноструктура оксида железа и связь нанобактерий, Геологическое общество Америки, Рефераты с программами, т. 38 (3), стр. 6.
  24. ^ Киркланд, Б. и Линч, Флорида (2005) нанобактерии, Большая нога и Лохнесское чудовище - чему вы должны верить? , Геологическое общество Америки, абс. с прогр., ст. 37:253.
  25. ^ Фолк, Р.Л. и Киркланд, Б. (2007) О малости жизни: новые данные TEM из биопленки в горячих источниках, Витербо, Италия, Геологическое общество Америки, абс. с надлежащ., т. 39 (6) 421.
  26. ^ Фолк, Р.Л. и Тейлор, Л. (2002) Нанобактериальные изменения пироксенов в марсианском метеорите ALH84001, Метеорология и планетология, т. 37:1057-1070.

Внешние ссылки