Биоосаждение
Биоосаждение — это концепция бактерий, вызывающих дождь , предложенная Дэвидом Сэндсом из Университета штата Монтана в 1970-х годах. [1] Это осадки, которые полезны для роста микробов и растений. Это цикл обратной связи, начинающийся с того, что наземные растения производят небольшие переносимые по воздуху частицы, называемые аэрозолями, которые содержат микроорганизмы, которые влияют на образование облаков благодаря своим свойствам зарождения льда. [2] Образование льда в облаках необходимо для выпадения снега и большей части осадков . Частицы пыли и сажи могут служить ядрами льда , но биологические ядра льда способны катализировать замерзание при гораздо более высоких температурах. [3] Известные в настоящее время ледообразующие бактерии в основном являются патогенами растений . Недавние исследования показывают, что бактерии могут присутствовать в облаках как часть эволюционного процесса распространения . [4]
Белки, образующие ледяные ядра, полученные из ледообразующих бактерий, используются для производства снега . Было обнаружено, что симбиотические отношения между сульфатредуцирующими , свинцововосстанавливающими, сероокисляющими и денитрифицирующими бактериями ответственны за биотрансформацию и биоосаждение. [5]
Фитопатогены
[ редактировать ]Большинство известных ледообразующих бактерий являются патогенами растений. Эти патогены могут вызвать замораживание растений. в Соединенных Штатах По оценкам, только каждый год морозы примерно на 1 миллиард долларов наносят ущерб урожаю . Вариант без льда ген P. syringae представляет собой мутант , в котором отсутствует , образующих лед ответственный за образование поверхностных белков, . Отсутствие поверхностного белка создает менее благоприятную среду для образования льда. Оба штамма встречаются P. syringae в природе, но технология рекомбинантной ДНК позволила синтетически удалить или изменить определенные гены, что позволило создать штамм без льда. Внесение ледяного штамма P. syringae на поверхность растений вызовет конкуренцию между штаммами. Если победит штамм «лед-минус», ледяное ядро, обеспечиваемое P. syringae, больше не будет присутствовать, что снизит уровень образования инея на поверхности растений при нормальной температуре замерзания воды (0 ° C).
Распространение бактерий через осадки
[ редактировать ]Бактерии, присутствующие в облаках, возможно, эволюционировали, чтобы использовать осадки как средство распространения в окружающей среде. бактерии обнаруживаются в снегу, почве и рассаде в таких местах, как Антарктида , территория Юкон в Канаде и французские Альпы По словам Брента Кристнера, микробиолога из Университета штата Луизиана , . Было высказано предположение, что бактерии являются частью постоянной обратной связи между наземными экосистемами и облаками. По словам Кристины, эти бактерии могут полагаться на осадки для распространения в новые места обитания , во многом так же, как растения полагаются на переносимые ветром пыльцевые зерна, которые, возможно, могут быть ключевым элементом жизненного цикла бактерий. [4]
оснежение
[ редактировать ]Известно, что некоторые виды бактерий и грибов действуют как эффективные биологические ядра льда при температурах от -10 до 0 °C. [6] Без ледяных ядерных агентов для замораживания воды температура должна быть не ниже -40 °С. Но бактерии, образующие ледяные ядра, могут замерзнуть при -1 °C вместо -40 °C. Даже после гибели бактерий гликопротеины продолжают кристаллизацию льда. Он делает это, имитируя лед в местах зарождения льда, которые действуют как шаблон для формирования ледяной решетки. [7] Многие горнолыжные курорты используют коммерчески доступный лиофилизированный препарат зародышеобразующих лед белков, полученных из бактерий вида Pseudomonas syringae, для производства снега в снежной пушке. [8] Pseudomonas syringae — хорошо изученный фитопатоген, способный заражать растения, что приводит к их гибели. Изучение этого патогена может помочь нам понять иммунную систему растений. [9]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Прасант, М.; Начимуту, Рамеш; Готандам, К.М.; Катикеян, Шивамангала; Шантини, Т. (февраль 2015 г.). «Pseudomonas Syringae: обзор и ее будущее как «бактерии, вызывающей дождь» » (PDF) . Международный исследовательский журнал биологических наук . 4 (2): 70–77.
- ^ Моррис, Синди Э. и др. «Биоосаждение: цикл обратной связи, связывающий историю Земли, динамику экосистем и землепользование посредством биологических зародышей льда в атмосфере». Биология глобальных изменений , том. 20, нет. 2, 2013, стр. 341–351, дои : 10.1111/gcb.12447 .
- ^ Брент Кристнер (28 февраля 2008 г.). «Ученый из ЛГУ обнаружил доказательства существования бактерий, вызывающих дождь» . Американская ассоциация содействия развитию науки . Проверено 31 января 2011 г.
- ^ Jump up to: а б Кристин Делл'Амор (12 января 2009 г.). «Бактерии, вызывающие дождь, летают по облакам, чтобы «колонизировать» Землю?» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 12 мая 2011 года . Проверено 31 января 2011 г.
- ^ Сильерс, К., Невелинг, О., Тичапондва, С.М., Чирва, EMN, & Бринк, Х.Г. (2022). «Микробная pb(ii)-биопреципитация: характеристика ответственных механизмов биотрансформации». Журнал чистого производства , 374, 133973. дои : 10.1016/j.jclepro.2022.133973
- ^ Георгакопулос, Д.Г. «Биологические зародышеобразователи льда в образцах снега из Греции». Атмосфера 2021,12,1461. дои : 10.3390/atmos12111461
- ^ Ширмайер, Квирин (28 февраля 2008 г.). « Бактерии, вызывающие дождь», обнаружены по всему миру» . Природа . дои : 10.1038/news.2008.632 . ISSN 0028-0836 .
- ^ Холсолл, Марк. "Сномакс: Нужно больше снега?" . Журнал «Уход за снегом» . Интегрит Медиа Инк . Проверено 2 сентября 2015 г.
- ^ Чен, Хуан и др. «Патовары Pseudomonas syringae». Тенденции в микробиологии , вып. 30, нет. 9, 2022, стр. 912–913, дои : 10.1016/j.tim.2022.03.002 .