Нанобактерия
| « Нанобактерия » | |
|---|---|
| Научная классификация | |
| Домен: | |
| Тип: | |
| Сорт: | |
| Заказ: | [не назначено] |
| Семья: | [не назначено] |
| Род: | « Нанобактерия » Чифтчиоглу и др. 1997 год [1] |
| Разновидность | |
| |
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 с клеточной стенкой микроорганизмов , 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 предполагали, что они представляют собой новый класс живых организмов. [2] [3] способный 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
[ редактировать ]В 1981 году Франсиско Торелла и Ричард Ю. Морита описали очень маленькие клетки, называемые ультрамикробактериями . [10] К 1982 году Макдонелл и Худ обнаружили, что некоторые из них могут проходить через мембрану толщиной 200 нм. [ нужна ссылка ] . В начале 1989 года геолог Роберт Л. Фолк обнаружил то, что он позже определил как наннобактерии (написанные с двойной буквой «n»), то есть наночастицы, выделенные из геологических образцов. [11] из травертина из горячих источников Витербо , Италия. Первоначально искали бактериальную причину отложения травертина, помощью сканирующего электронного микроскопа, исследование минерала с в 1992 году вызвало то, что он назвал «в основном каменным молчанием» где не было обнаружено бактерий, выявило чрезвычайно маленькие объекты, которые выглядели биологическими. Его первое устное выступление на ежегодном съезде Геологического общества Америки . [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
[ редактировать ]В 2004 году команда клиники Мэйо 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 формировании камней в почках и, возможно, их необходимо будет проверять перед полетом у экипажей. [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 « CaCO 3 осадки , 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 .
Дальнейшая работа Р. Л. Фолка и его коллег о важности нанобактерий в геологии включает изучение карбоната кальция багамских ооидов . [20] силикатные глинистые минералы , [21] сульфиды металлов , [22] и оксиды железа . [23] Во всех этих химически разнообразных минералах предполагаемые нанобактерии имеют примерно одинаковый размер, преимущественно 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 образования диаметром 0,09–0,4 мкм с четко выраженными 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]
См. также
[ редактировать ]- Протоклетка
- Микоплазма — наименьшая из известных бактерий (300 нм).
- Наноархей — наименьшая из известных архей (400 нм).
- Нанобе — возможные мельчайшие формы жизни (20 нм)
- Парвовирус — наименьшие из известных вирусов (18–28 нм).
- Прион — наименьший из известных инфекционных агентов (≈10 нм).
- Ультрамикробактерии — возможные спящие формы более крупных клеток (200 нм)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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 .
- ^ Каяндер Э (2006). «Нанобактерии — размножающие кальцифицирующие наночастицы». Lett Appl Microbiol . 42 (6): 549–52. дои : 10.1111/j.1472-765X.2006.01945.x . ПМИД 16706890 . S2CID 20169194 .
- ^ Чифтчиоглу Н., Маккей Д., Мэтью Г., Каджандер Э. (2006). «Нанобактерии: факт или вымысел? Характеристики, обнаружение и медицинская значимость новых самовоспроизводящихся и кальцинирующих наночастиц». Джей Расследование Мед . 54 (7): 385–94. дои : 10.2310/6650.2006.06018 . hdl : 2060/20060028181 . ПМИД 17169260 . S2CID 35400477 .
- ^ Jump up to: а б 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 наличия 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 .
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ Jump up to: а б Мартел Дж., Янг Джей Ди (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 .
- ^ Джек Манилофф, цитата из книги «Взлет и падение нанобактерий», Янг и Мартел, Scientific American , январь 2010 г.
- ^ Рауль, Д; Дранкур, М; Азза, С; Наппез, К; Гье, Р; Ролен, Дж. М.; Фурке, П; Деревня, Б; и др. (2008). «Нанобактерии – минеральные фетуиновые комплексы» . ПЛОС Патогены . 4 (2): е41. doi : 10.1371/journal.ppat.0040041 . ПМК 2242841 . ПМИД 18282102 .
- ^ «Взлет и падение нанобактерий», Янг и Мартел, Scientific American , январь 2010 г.
- ^ Торелла, Франциско; Морита, Ричард Ю. (1 февраля 1981 г.). «Микрокультуральное 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 . ПМЦ 243725 . ПМИД 16345721 .
- ^ Между исследователями было принято соглашение называть наночастицы, выделенные из геологических образцов, нанобактериями , а наночастицы из биологических образцов — нанобактериями .
- ^ Jump up to: а б Фолк, Роберт Л. (4 марта 1997 г.). «Нанобактерии: конечно, не выдумки, но что же они такое?» . естественная НАУКА. Архивировано из оригинала 9 декабря 2008 года . Проверено 20 декабря 2008 г.
- ^ Маккей, Дэвид С.; и др. (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 . ПМИД 8688069 . S2CID 40690489 .
- ^ Каджандер Э., Чифтчиоглу Н. (1998). «Нанобактерии: альтернативный механизм патогенной внутри- и внеклеточной кальцификации и камнеобразования» . Proc Natl Acad Sci США . 95 (14): 8274–9. Бибкод : 1998PNAS...95.8274K . дои : 10.1073/pnas.95.14.8274 . ЧВК 20966 . ПМИД 9653177 .
- ^ 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 . ПМИД 17169263 . S2CID 26068331 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Рауль Д., Дранкур М., Азза С. и др. (февраль 2008 г.). «Нанобактерии – это минерало-фетуиновые комплексы» . ПЛОС Патог . 4 (2): е41. doi : 10.1371/journal.ppat.0040041 . ПМК 2242841 . ПМИД 18282102 .
- ^ 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 . ПМИД 19150841 . S2CID 11977001 . Архивировано из оригинала (PDF) 1 марта 2012 г. Проверено 3 декабря 2009 г.
- ^ Фолк, Р.Л. и Линч. FL (2001)Органическое вещество, предполагаемые нанобактерии и образование оолитов и твердых грунтов, Седиментология, 48:215-229.
- ^ Фолк, Р.Л. и Линч, Флорида, (1997) Возможная роль нанобактерий (карликовых бактерий) в глинисто-минеральном диагенезе, Журнал осадочных исследований, 67:583-589.
- ^ Фолк, Р.Л. (2005) Нанобактерии и образование фрамбоидального пирита, Journal Earth System Science, 114:369-374.
- ^ 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. 38 (3), с. 6.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Фолк, Р.Л. и Тейлор, Л. (2002) Нанобактериальные изменения пироксенов в марсианском метеорите ALH84001, Метеорология и планетология, т. 37:1057-1070.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Нанобактерии: факты или выдумки?
- Из статьи «Отбросы, возможно, самая крошечная форма жизни», «Нью-Йорк Таймс», 23 декабря 2006 г.
- Нанобактерии делают нас больными? , Wired News, 14 марта 2005 г.
- Заявление о новой форме жизни , BBC News, 19 мая 2004 г.
- Инфекционные микроорганизмы, связанные с камнями в почках и другими заболеваниями , февраль 2005 г.
- Страница исследований наннобактерий факультета геонаук Университета штата Миссисипи
- Статья New Scientist о нанобактериях
- Кальциевая бомба: связь нанобактерий с болезнями сердца и раком
- Тейлор, Майкл (1999). Темная жизнь . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Скрибнер. ISBN 0-684-84191-6 .
- «Академия путешественников во времени» , научно-фантастический роман; в нем рассказывается история о нанобактериях, найденных в марсианских метеоритах.
- [1] Избранные публикации Роберта Л. Фолка о нанобактериях.
- «Первое детальное микроскопическое свидетельство существования «нанобактерий» на нижнем пределе размера жизни» . Курцвейл А.И. 9 марта 2015 года . Проверено 10 марта 2015 г.