Зарождение жизни у Мертвого моря и чужеродное вторжение под Краснодаром: от

Биология как наука о жизни по-прежнему приоткрывает завесу тайны в самых разных вопросах и сферах. Казалось бы, мы уже давно знаем и эволюционные теории, и особенности жизнедеятельности тысяч организмов, но исследователи с каждым днем продвигаются все дальше в изучении вопросов, ответы на которые способны перевернуть все наше представление об окружающем мире. Как на Земле появилась жизнь, какие соединения и элементы стали ее прародителями, как симбиоз человека и бактерии поддерживает иммунитет, кто напал на Краснодарский край и чем это грозит людям? Об уникальных открытиях российских биологов в декабре 2020 года — в нашем материале.

Иммунный штамм: ученые выяснили, как реагируют бифидобактерии на воспалительные процессы в организме

Интересный факт: иммунитет в новорожденном организме появляется благодаря бактериям. Но не простым, а полезным. Знакомые всем благодаря рекламе «бифидобактерии» и есть фундамент иммунной системы человека, который формируется у младенцев при грудном вскармливании. Являясь ключевой частью микрофлоры кишечника, бифидобактерии имеют важное значение для поддержания здоровья. В моменты, когда организм атакуют вредоносные штаммы «плохих» бактерий и вирусов, иммунитет реагирует на них и может нанести удар не только по «пришельцам» извне, но и по полезным бактериям кишечной флоры.

В подобных ситуациях бифидобактерии по-своему адаптируются к иммунным реакциям, и это очень сложный биологический процесс. Медикаментозное противовоспалительное лечение, как правило, наносит огромный урон микрофлоре кишечника, и чтобы организм полностью восстановился, ее приходится буквально «засеивать» заново. Именно понимание нюансов реакции бифидобактерий на работу иммунной системы и позволило бы разработать безопасные для кишечных микроорганизмов противовоспалительные средства. И российским исследователям удалось решить этот вопрос.

Валерий Шарифулин/ТАСС

Ученые Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины ФМБА совместно с коллегами из Института общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН и Московского физико-технического института изучили реакцию бифидобактерий вида Bifidobacterium longum (это одни из наиболее многочисленных кишечных бифидобактерий) на наличие в среде способствующих воспалению веществ.

Ученые ввели в колонии бифидобактерий водный раствор цитокинов (небольших пептидов), которые запускают реакции врожденного иммунитета. То есть была создана искусственная модель процесса воспаления в организме в самом его начале.

В итоге ученые выяснили, что в момент введения в колонию раствора бифидобактерии переходят в защитную реакцию, у них понижается синтез и начинается внутренняя, на уровне белков клетки, подготовка к потенциальному воспалению поврежденных клеточных стенок. Более того, ученые заметили и активность генов, которые участвуют в подготовке бифидобактерий к воспалению в организме.

У ученых две гипотезы, способные объяснить наблюдаемые реакции. Согласно первой, это реакция на стресс, и бифидобактерии таким образом стараются сохранить нормальную жизнедеятельность. Вторая гипотеза гласит, что за время симбиоза с человеком бифидобактерии тоже выработали своего рода клеточный иммунитет и научились подавлять в себе производство стимулирующих воспаление веществ, тем самым они помогают бороться с воспалением и в человеческом организме.

Валерий Шарифулин/ТАСС

Исследование о механизмах, которые помогают бифидобактериям выживать и поддерживать нормальную жизнедеятельность, были выполнены при поддержке гранта Президентской программы Российского научного фонда (РНФ). Понимание данных механизмов поведения бифидобактерий поможет отбирать более эффективные штаммы для дальнейшего применения, к примеру, в создании препаратов для лечения воспалительных заболеваний кишечника.

Петербургские ученые обнаружили зародившие жизнь соединения на берегах Мертвого моря
Впервые были найдены циклофосфаты — это, предположительно, предшественники молекул, которые содержали фосфор. Именно эти молекулы сыграли важнейшую роль в зарождении жизни на Земле.

Найденные циклофосфаты образовывались в геотермальных источниках, а также при падении метеоритов на планету еще несколько миллиардов лет назад. Открытие сделали ученые из Санкт-Петербургского государственного университета. Примечательно, что первоначальные источники жизни были найдены на берегах Мертвого моря.

Фосфор — крайне интересный химический элемент, без которого невозможно существование мембран клеток, а также важнейших молекул ДНК и РНК. Именно наличие фосфора в соединениях было необходимо для протекания химических реакций, а также растворения молекулярных соединений в воде. Это в свою очередь допускает возможность создания более сложных молекул. Проблема исследования вопроса была в том, что в природе фосфор встречался только в составе минералов, которые никак не могли участвовать в процессе зарождения жизни. Необходимые же для ее появления циклофосфаты сегодня доступны только в промышленности. И были созданы уже руками человека.

Сергей Фадеичев/ТАСС

Петербургские ученые при поддержке Российского научного фонда впервые обнаружили природные циклофосфаты на берегах Мертвого моря

Исследователи полагают, что данное соединение могло появиться из-за высокотемпературного окисления фосфидов — соединений фосфора, не содержащих кислород. Такие фосфиды можно найти в местах геотермальной активности. К тому же при вхождении в земную атмосферу метеоритов, содержащих фосфор, они подвергаются крайне высоким температурам, их вещество окисляется.

«Со временем атмосфера Земли все больше насыщалась кислородом, и окисление в новой среде могло привести к образованию циклофосфатов», — рассказывает Сергей Бритвин, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор геолого-минералогических наук, профессор Санкт-Петербургского государственного университета.

Сами же горные породы Мертвого моря сегодня имитируют ранние стадии развития планеты. Выявление в этих местах природных циклофосфатов приоткрывает завесу тайны в вопросе зарождения жизни и биологической эволюции на Земле.

Российские биологи обнаружили чужеродного вредителя на юге России

На юг России, а также Северный Кавказ проник опасный для плодоводства и виноградарства вид насекомых — плодовая мушка дрозофила сузуки (Drosophila suzukii). Ученые заявляют, что она способна нанести сильный урон экономике региона, но главное — данное насекомое опасно для людей.

Отличие непрошеного гостя от других мушек в том, что данный вид дрозофилы выбирает еще недозревшие фрукты и откладывает в них свои личинки. Под прицелом мушки оказываются все привычные для юга России фрукты и ягоды, в целом более 80 видов растений.

Сергей Мальгавко/ТАСС

При этом ученые обеспокоены тем, что личинки дрозофилы сузуки, которая ранее обитала в Японии и Китае, ядовиты. И если человек съест зараженные ими фрукты, то его ждет тяжелое отравление. В Европе дрозофила сузуки в списке карантинных вредителей. Одним из примеров опасной инвазии является появление мушки в США в 2008 году, где спустя год из-за нее погибло более четверти урожая вишни в Калифорнии. Урожай в некоторых хозяйствах был уничтожен полностью.

Исследователи во главе со старшим научным сотрудником лаборатории экологии водных сообществ и инвазий Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН (Москва) Мариной Орловой-Беньковской впервые нашли дрозофилу в России в 2017 году в Сочи. Но тогда было обнаружено всего три особи. В 2020 году ученые поймали на приманки уже около полусотни, что говорит о закреплении вида на местности. При этом важно помнить, что Краснодарский край — один из главных плодоводческих и винодельческих регионов России.

Теперь благодаря ученым вредитель обнаружен, и во Всероссийский центр карантина растений Россельхознадзора были переданы данные исследования, а значит, будут приняты необходимые меры борьбы с вредителем для сохранения урожая в регионе и защиты людей от потенциальных заболеваний, которые может повлечь эта мушка.

Вступить в ряды ученых и начать проведение собственного исследования можно на сайте проекта «Наука. Территория героев».