Ранние формы жизни (ультрамикробы)

Главная > Эволюция природы > Эволюция жизни > Нанобактерии
Нано-жизнь кальциевых и кремниевых наносуществ

На этой странице собираются и анализируются сведения о мельчайших живых существах наномира - микробах размером с вирусов (или чуть больше), которые, по этимологической аналогии, можно было бв назвать "викробами" или "нанобами".

Из достоверно установленных живых представителей это нанобактерии размером от 0,05 до 0,2 микрона и ультрамикробактерии размером от 0,2 до 0,4 микрона. Из недостоверных - "марсианские бактерии" размером 0,14 микрона (как земные нанобактерии) и "организованные элементы" из метеоритов, относящихся к классу углистых хондритов, размером от 4 до 40 микрон (самые мелкие - как земные ультрамикробактерии). Для сравнения: средние размеры вирусов составляют 0,1-1,0 микрон (бывают еще меньше и еще больше).

Разделы страницы:

  • Нанобактерии [мелобионты, глинобактерии]
  • Ультрамикробактерии
  • "Организованные элементы" в углистых хондритах
  • Марсианские нанобактериальные структуры
  • Безъядерные наноформы в "кровавых дождях"
  • Литофагия - поедание глины
  • Гипотезы автора по проблеме нанобактерий
  • Библиография по глинобактериям

Смотрите также страницы о вирусах и других пребиотических организмах с несамостоятельной репликацией, о мельчайших бактериях, генетическом коде и возможном биогенном образовании континентальной коры.


Нанобактерии [мелобионты, глинобактерии]

Нанобактерии описаны как "карликовая форма бактерии, преимущественно достигающая 0,05-0,2 мкм в диаметре”. Они меньше, чем некоторые вирусы, не являющиеся живыми в полном смысле этого слова.

В 1992-м [иногда упоминается 1990-й] году американский геолог Техасского Университета Фольк исследовал горные породы, расположенные вблизи геотермальных источников вблизи Неаполя, и предположил, что они - продукт жизнедеятельности нанобактерий (он первым и ввел в обиход термин "нанобактерия"), которые живут там колониями, так как он не мог иначе объяснить столь быстрое производство кальциево-карбонатных породных примесей в источнике с естественной химией процессов, там происходящих. Доктор Фольк также высказал предположение, что нанобактерии могут не только производить горные породы, но и питаться ими. И, наконец, ученый предположил, что большая часть биомассы Земли состоит именно из нанобактерий, которые участвуют в мировом круговороте минералов и органики.

Мелобактерии - кальциевые живые комочки

Как показали дальнейшие исследования эти бактерии овоидной и призматической формы размером 0,2-0,5 микрон [200-500 нанометров] занимают промежуточное звено между крупными вирусами и бактериями. Поверхность бактерии покрыта каменной оболочкой карбонат-апатита - своеобразной средой обитания, благодаря которой бактерия защищена от неблагоприятного влияния окружающей среды и не была доступна для многих исследователей,

В 1992 году Роберт Фольк обнаружил эту микроскопическую бактерию вблизи горячих источников, в водной среде и привел убедительные доказательства участия нанобактерий в минерализации осадочных пород. К этому времени Роберт Фольк и другой Техасский геолог Линч (Linsh), опубликовали более сорока работ, посвященных этой странной бактерии. Она попадает в поле зрения не только минерологов, но и биологов, бактериологов, врачей, астрономов.

Нанобактерии первоначально описаны как карликовая форма бактерии, преимущественно достигающая 0,05-0,2 мкм (50-200 нанометров) в диаметре, т.е. сопоставима или даже меньше, чем некоторые вирусы. Для справки: размеры вирусов составляют 0,1-1,0 мкм. Имеются также микробактерии с кольцевой хромосомой (риккетсии) размерами 0,2-2,0 мкм (чуть больше нанобактерии). Вообще, размеры прокариотных клеток в большинстве случаев колеблются от 0,5 до 3 мкм, а самые мелкие (микоплазмы - клетки без стенки) не превышают 0,10–0,15 мкм (фактически, сопоставимы с нанобактериями).

Возможно, большая часть биомассы Земли состоит именно из нанобактерий [!], которые участвуют в мировом круговороте минералов и органики. Они найдены в древнейших (докембрийских) породах Земли, а похожие структуры найдены в марсианском метеорите. Красные (с железом) глины на Марсе - возможно, продукт деятельнолсти нанобактерий.

Сами глины в измененных земных вулканических скалах могут поглощать и полимеризовывать аминокислоты в длинные цепочки полипептидов, считающихся основными "строительными блоками" жизни. Близкая ассоциация между этими каталитическими глинами и потенциально наиболее примитивной формой жизни, какой являются нанобактерии, может способствовать пониманию причин возникновения жизни на Земле.

Живая природа нанобактерий до сих пор признается не всеми — нанобактерии могут быть "всего лишь" самоорганизующимися частичками карбоната кальция (мела) [!?] Некоторые рассматривают их не как биологические, а как органические структуры, т.к. ДНК обнаружены по косвенным признакам (окрашивание [?]), а реально не извлечены [почему?], и размер меньше минимума (140 нм ). С уверенностью можно только сказать, что данные наноструктуры вырабатывают кальциевые производные в минералах горных пород [гипс?].

Другие, напротив, считают их возбудителями мочекаменной болезни, туберкулеза, атеросклероза и др. [т.е., всё, что связано с отложением кальция, солей и камней, а следовательно, и артроза]. В "бессмертных организмах" (один из видов медуз) их не найдено - из этого делают вывод, что нанобактерии могут быть причиной старения.

Ультрамикробактерии

Недавно (информация за февраль 2016 года) под толщей ледников Гренландии был обнаружен новый вид микроорганизмов, получивший название ультрамикробактерия Herminiimonas Glaciei. Как показали исследования, эти багрянисто-коричневые создания провели более сотни тысяч лет во льду на глубине 3 километра. Ученые из Университета штата Пенсильвания определили, что, несмотря на прошедшие тысячелетия, бактерии остались живыми и их можно разбудить. После восстановительного периода – 7 месяцев при температуре 2 градуса Цельсия – биологи "растормошили" микроорганизмы и заставили их строить колонии, размер которых в 20 000 раз меньше клеток человеческого организма. Размер самих бактерий примерно в 50 раз меньше, размера кишечного микроба E.Coli.

Как раз именно этот микроскопический размер дает преимущество H. Glaciei перед другими микроорганизмами, так как именно он способствует большей их живучести. Эти ультрамикробы выжили из-за наличия в воде ледника питательных веществ, на которых они и расселялись, для других же микробов молекулы этого вещества оказались слишком малы.

Надо заметить, что Herminiimonas glaciei не являются самым древним видом, который «вернули к жизни», так как ранее в Тибете были найдены ультрамикробактерии возраст которых составлял 750,000 лет. Эти бактерии были исследованы и описаны Дженифер Лавленд-Картц из университета Пенсильвании.

Из ила озера Байкал и многолетнего нефтешлама Нижнекамского нефтекомбината выделены изоляты грамотрицательной желтоокрашенной бактерии –штаммы NF4 и NF5, представленные ультрамелкими коккоидными клетками и короткими палочками с размерами от 0.2 до 0.4 мкм в поперечнике и от 0.2 до 0.5 мкм в длину [как прокариотические риккетсии]; их объем составляет в среднем от 0.004 до 0.04 мкм3; среди них значительную часть (30-60%) занимают наноформы -– предельно мелкие клетки с диаметром 180–-300 нм и объемом 0.004-–0.02 мкм3. Эти изолированные бактерии можно отнести к одним из наиболее мелких из описанных до сих пор свободноживущих ультрамикробактерий.

Клетки двух изученных изолятов грамотрицательные, обладают хорошо выраженной наружной мембраной в клеточной оболочке, неподвижные, не имеют жгутиков и скользящей подвижности, размножаются делением с помощью перетяжки, почкованием и множественной септацией удлиненных клеток. Множественность путей репродукции обусловливает большой полиморфизм клеток. Выделенные штаммы являются хемоорганотрофными, аэробными, психротолерантными, оксидазо- и каталазоположительными бактериями. Особым свойством выделенных изолятов является их способность к эпибиозу,– существованию в плотно прикрепленном состоянии на хозяйских клетках Bacillus subtilis.

"Организованные элементы" в углистых хондритах

Организованные элементы в углистых хондритах

Так называемые "организованные элементы", обнаруженные в метеоритах особого типа, называемых углистыми хондритами, показывают внешнюю и масштабную схожесть с элементами земной биоты - нанобактериями, икосаэдрическими вирусами, пыльцой и др.

Марсианские нанобактериальные структуры

"…Для нанобактерий, обнаруженных в марсианских метеоритах, требуются аномальные, но всё же допустимые на Земле условия жизни".

Ультрамикробные бактерии в марсианском метеорите Антарктиды

Фрагмент поверхности Марса, переданный аппаратом "Спирит". Изображение очень похоже на увеличенное скопление нанобактерий в человеческом организме.

Кроме того, похожие формы были обнаружены в метеорите ALH84001, найденном в Антарктиде 27 декабря 1984 года. Считается, что он - отколовшаяся порода Марса, отлетевшая от планеты после удара другого метеорита. Эта порода сформировалась около 4,5 миллиарда лет назад. Потом, в интервале 3,6-4 млрд лет назад эта порода подверглась импактизации, и только "совсем недавно" - 16 миллинов лет назад опять подверглась удару метеорита и, отколовшись, улетела в космос. И только 13 тысяч лет назад камень упал на Землю. Справедливости ради надо сказать, что некоторые физики считают такое "прицельное попадание" маловероятным. Почему решили, что метеорит с Марса? Потому что состав его газовых включений похож на современную атмосферу Марса. [Но ведь это могла быть палеоатмосфера Земли, Венеры или Фаэтона?]

Микросканирование показало, что на поверхности находятся крошечные карбонатные гранулы - как в местах обитания примитивных земных бактерий. Также были сфотографированы вытянутые структуры размером от 20 до 100 нанометров (0,02-0,1 микрон).

Однако, главная научная загадка нанобактерий - их размеры. Исследования, проведенные в НАСА, показали: самый маленький организм не может быть меньше 140 нм. Иначе он будет не в состоянии размножаться без участия ДНК других, более крупных организмов. Нанобактерии по 20 нм - это нонсенс для земной экосистемы. Они легко размножаются без какой-либо помощи извне. К тому же неизвестно точно, есть ли у них вообще ДНК, имеющаяся во всех земных организмах.

Богатые железом глинистые минералы (нонтронит, сапонит и фемонтмориллонит), идентифицируемые в измененных вулканических скалах в горячих термальных источниках, включают наноструктуры аналогичные тем, что обнаружены в марсианском метеорите. Известно, что эти глины формируются в условиях бескислородной атмосферы или в условиях с низким содержанием кислорода - как в докембрийский период на Земле и на древнем Марсе. Присутствие богатых железом глин на Марсе также было подтверждено спектроскопическим анализом и компьютерным моделированием. Кроме того, глины в измененных земных вулканических скалах смогут поглотить и полимеризовать аминокислоты в длинные цепочки полипептидов, считающихся основными "строительными блоками" жизни. Близкая ассоциация между этими каталитическими глинами и потенциально наиболее примитивной формой жизни (например, nanobacteria) может способствовать пониманию причин возникновения жизни на Земле.

Безъядерные наноформы в "кровавых дождях"

Крошечные живоподобные шарики в индийском кровавом дожде

Литофагия - поедание глины

Может быть, "неорганическая глина", используемая как пища - аргумент в пользу того, что это вещество (вместе со своим нанобактериальным сообществом) - самое нижнее звено пищевой цепи в земной биосфере?

Гипотезы автора по проблеме нанобактерий

(С) И.К.Гаршин, 2010-2015

Возможно, именно нанобактериями обусловлены известные "кровавые дожди" в Индии. Получается, вся жизнь произошла из глины - как и сказано в Писании о создании человека. В книге биолога и геолога А.М. Паничева "Литофагия. Геологические, экологические и биомедицинские аспекты" системно рассматриваются факты и причины поедания глины человеком и животными. Возможно, это говорит о том, что глина - самое нижнее звено пищеварительной цепи в земной биосфере, которое, вероятно, включает большую нанобактериальную массу.

Не исключено, что старение связано как раз с "закоксовыванием", вернее, "оглиниванием" организма этими "глинотельцами". Т.о., поговорка, что к старости человека тянет к земле, увы, имеет реальную причину.

Малые размеры нанбактерий можно объяснить тем, что генетический механизм их не 3-буквенный, а 2-буквенный - тогда и ДНК (вернее, РНК) будет на треть короче. Если так, то, предположительно, на треть меньше объёма будут занимать и сами эти 2-буквеннонаследуемые организмы (возьмите 2 веревки равной толщины, но одна короче другой на 1/3, и скрутите их в комочки - очевидно, и объём того комочка будет меньше на 1/3). Значит, размер таких гипотетических "бикодобактерий" будет в диаметре еще меньше.

Если взять средний размер прокариот 1 микрометр, то, убрав из его ДНК треть кода (Ln = ²/3 La), получим размер на основе следующих вычислений:

  1. Исходим из того, что V = 4/3 πR3, а Vn = ²/3 Va.
  2. Поскольку 4/3 πRn3 = ²/3 4/3 πRa3, то Rn = Ra • ³√²/3 ~ 0,0087 Ra.

где "a" - индекс прокариот (например, археобактерий), а "n" - 2-знаковых бактерий (условных нанобактерий); L - длина ДНК; R, D и V - радиус, диаметр (поперечник, т.е. размер клетки) и объём.

Получается, что размер 2-буквенных бактерий будет более чем в 1000 раз меньше прокариотического (на целых 3 порядка)! То есть, микроклетки, каковыми являются обычные бактерии (размером около микрона), переходят в разряд наноклеток. Из этого делаем вывод, что нанобактерии с потрясающей вероятностью являются организмами с 2-буквенным кодированием генетической информации, и они - живые, а не комочки каталитической глины.

Библиография по глинобактериям


Главная   Науки о природе   Биология :

Биохимия | Генетика | Эволюционная теория | Биокризисы | Палеонтология | Биогенез | Вирусология | Микробиология | Ботаника | Микология | Зоология | Биопорталы | Биоцентры | Биокнига

На правах рекламы (см. условия):    


© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Пишите письма (Письмо И.Гаршину).
Страница обновлена 31.10.2017
Я.Метрика: просмотры, визиты и хиты сегодня