Почему бактерии вирусы одноклеточные водоросли

Мельчайшие живые организмы - вирусы и бактерии - весьма ощутимо влияют на нашу жизнь. Некоторые из них смертельно опасны, без других невозможна жизнь человека. Водоросли, находящиеся на более высокой ступени развития, играют важную роль в пищевой цепочке.

Невидимые глазу вирусы нередко таят в себе смерть. В наше время возбудитель СПИДа - вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), на счету которого миллионы жертв - стал, пожалуй, главным врагом человечества. Гораздо больше жизней уносили бы каждый год такие вирусные заболевания, как оспа, полиомиелит и бешенство, если бы человек не создал против них эффективных вакцин.

Невооруженным глазом бактерий не разглядеть, однако они присутствуют везде и всюду, в том числе на поверхности кожи и внутри организма. Среди них есть возбудители опаснейших инфекционных болезней - тифа, холеры и сальмонеллеза. В то же время, многие бактерии приносят пользу человеку, помогая переваривать пищу, превращая растительные остатки в перегной и вырабатывая некоторые пищевые продукты.

Водоросли - это более высокоразвитые организмы, обладающие многими свойствами высших растений. Будучи составной частью океанского планктона, они служат важным звеном пищевой цепочки.

Вирусы бесконечно малы. Палочка вируса табачной мозаики имеет около 300 миллимикрон в длину и 18 - в диаметре. Большую часть этого существа составляет защитная оболочка - капсид - из уложенных в плотную спираль белковых молекул. Внутри находится одна-единственная спиралевидная молекула РНК (рибонуклеиновой кислоты). Белковая оболочка придает вирусу поразительную прочность и оберегает содержащую генетический материал молекулу РНК.

Встречаются и другие формы вирусов. Так, вызывающий ветрянку и опоясывающий лишай вирус герпеса имеет форму двадцатигранника, а вирус-бактериофаг состоит из головки, отростка, сокращающегося чехла и хвостовых нитей. Однако, у независимо от формы, капсид вируса всегда состоит из белковых молекул, а внутри заключено ядро - РНК или ДНК, т.е. генетический материал.

Вирусы не имеют собственных двигательных органов и странствуют от хозяина к хозяину разными путями. Многие вирусы животных передаются с мельчайшими капельками влаги при чихании или кашле и поглощаются клетками, словно кусочки пищи. Некоторые проникают в организм путем прямого попадания в кровоток - например, желтую лихорадку распространяют насекомые-кровососы. Что касается таких вирусов, как ВИЧ, то они передаются вместе с жидкостями организма, в том числе кровью и спермой. К новому хозяину они могут попасть в случае инъекции нестерильным шприцом или при контакте зараженной жидкости с открытой ранкой.

Вирусы растений обычно проникают через поврежденные ткани, а многие виды распространяются тлей и другими насекомыми, сосущими соки растений.

Хотя некоторые бактерии вызывают тяжелые болезни, многие из них приносят огромную пользу. Они ускоряют разложение и переработку мертвой органики, расщепляют клетчатку в рубце (отделе желудка) коров, овец и коз, а также применяются для биологической очистки канализационных стоков. С их помощью протекают процессы гниения в садовом компосте, без них невозможно производство сыра, сливочного масла, уксуса и йогурта. В мелких узелках на корнях бобовых растений живут бактерии, преобразующие атмосферный азот в усвояемую форму.

Бактерии живут повсюду - снаружи и внутри животных и растений, в океанских глубинах, почве, воздухе, которым мы дышим, и верхних слоях атмосферы. Их находят даже на камнях, омываемых кипящими водами подземных источников.

Среди великого разнообразия бактериальных форм назовем несколько важнейших: сферические (кокки), палочковидные (бациллы), в форме запятой (вибрионы) и спиралевидные (спириллы). Бактерии имеют белковую оболочку, образующую защитный слой вокруг клеточного содержимого, которое, в отличие от клеток высших растений, не сгруппировано в специализированных структурных элементах (органеллах). Такие функции, как дыхание, фотосинтез, секреция и выделение, выполняет вся клетка, а не отдельные элементы. К тому же, ядро бактерии не является четко ограниченной структурой, заключенной в собственную оболочку.

Бактерии размножаются несколькими способами. При самом простом из них - делении - вначале нуклеиновые кислоты разделяют генетический материал, образуя единое кольцо, или неофор. Затем оно тоже распадается надвое, и вся бактерия делится на две одинаковые дочерние клетки.

При трансформации клетка распадается, высвобождая генетический материал, часть которого подбирает соседняя неповрежденная клетка. При этом она приобретает некоторые характеристики погибшей клетки.

Водоросли - это низшие водные или полуводные растения, обитающие в прудах, озерах, ручьях и океанах, или на увлажненных участках суши. Вместе с мелкими животными они образуют океанский планктон и служат главным источником питания рыб. Некоторые водоросли представляют собой одноклеточные организмы не более 0,01 мм. в диаметре, другие огромны и сложны по строению. Некоторые виды морских водорослей достигают длины 100 м.

Водоросли - довольно пестрая группа растений, которые классифицируются по таким характеристикам, как пигментация и состав клеточных оболочек.

В мире существует около 20 тысяч видов водорослей. Они находят приют и в полярных льдах, и в горячих источниках, где вода - крутой кипяток, и в жесткой воде, и даже в соленой рапе.

Все клетки водорослей имеют хроматофоры, содержащие различные пигменты. Важнейший из них - зеленый хлорофилл - присутствует в хроматофорах, именуемых хлоропластами. Форма и количество хлоропластов у разных водорослей различны. Так, у хлореллы один-единственный, похожий на чашечку хлоропласт. У спирогиры многочисленные хлоропласта соединены в длинные спиральные ленты. У других водорослей они имеют форму блюдечек или звездочек. Каждой группе водорослей присущ свой диапазон пигментов в особой комбинации, благодаря чему существуют группы бурых, зеленых, красных и сине-зеленых водорослей. Некоторые виды в симбиозе с грибами образуют лишайники.
Одноклеточные водоросли вроде хлореллы состоят всего из одной клетки, где внутри оболочки находится носитель генетического материала - ДНК (нуклеус) - и содержащие хлорофилл хлоропласты. Некоторые одноклеточные водоросли способны передвигаться с помощью жгутиков.

Многоклеточные водоросли состоят из множества нитей, образующих разнообразные по форме слоевища, что хорошо видно на примере морских водорослей.

Водоросли размножаются разными способами. У одних оно происходит вегетативным путем (фрагменты слоевищ отпадают и дальше растут самостоятельно).

Одноклеточные водоросли обычно размножаются путем деления точно также, как некоторые бактерии.

Неполовое размножение высших водорослей происходит с помощью спор, образующихся из материнской клетки. У некоторых спор имеются жгутики, придающие им подвижность (зооспоры).

Конъюгация происходит так же, как у бактерий. У более сложных водорослей вроде фукуса половое размножение происходит более замысловатым способом. У большинства видов фукуса мужские и женские репродуктивные органы появляются на разных растениях, хотя иногда встречаются и на одном. Появившиеся весной мужские (антеридии) и женские (оогонии) репродуктивные органы выбрасывают свои клетки в воду, когда их накрывает приливная волна. Мужские гаметы с помощью жгутиков сближаются и сливаются с неподвижными яйцеклетками. Оплодотворенная яйцеклетка вначале обволакивается клеточной стенкой, а позднее прорастает, дав начало новому растению.

Информация

Добавить в ЗАКЛАДКИ

одноклеточный растительный организм

Растительный мир очень разнообразен. Наряду с многоклеточными существуют и одноклеточные организмы. Они относятся к наиболее примитивным, эволюционно более древним формам. Царство растений делят на два подцарства — Низшие и Высшие растения. К низшим растениям относятся разнообразные водоросли, к высшим — споровые (мхи, плауны, хвощи, папоротники) и семенные растения (голосемянные и покрытосемянные).[ . ]

Организмы водоема относятся к планктону и бентосу, ряд из них составляет перифитон (обрастания). Наиболее характерными для оценки загрязнения водоема являются бентос и обрастания. В состав биоценозов бентоса входят все формы растений и животных, которые своей жизнью тесно связаны с дном водоема. Организмы зообентоса принято разделять в зависимости от размеров и способов лова на макробентос, мезобентос, микробентос. Организмы обрастаний, поскольку они связаны с дном, также можно отнести к бентосу. Фитобентос представлен в водоеме макрофитами (высшая водная растительность) и микроводорослями (мелкие одноклеточные, нитчатые и колониальные низшие водоросли).[ . ]

Все организмы, способные к фотосинтезу, содержат хлорофилл (немногие бактерии, способные к фотосинтезу, имеют пигменты, отличающиеся от хлорофилла). Это зеленый пигмент, содержащийся в особых органоидах растительной клетки — хлоропластах. Они взвешены в цитоплазме клетки в виде мельчайших зеленых гранул и обладают способностью движения в зависимости от освещения. В зеленых листьях высших растений хлоропласты представляют собой мелкие белково-липоидные тельца. В клетке их содержится от 20 до 100. Общее количество хлоропластов во взрослом дереве достигает десятков и сотен миллиардов, но у низших одноклеточных водорослей бывает несколько или даже одна зеленая пластида. Величина зеленой пластиды у высших растений обычно 3—5 мк.[ . ]

Все растительное и животное население водоема принимает участие в превращении веществ. Процесс превращения веществ в водоеме основан на создании гидробионтами так называемых пищевых рядов или пищевых цепей. Каждый ряд начинается с организмов — продуцентов. К продуцентам, в первую очередь, относятся водоросли и автотрофные бактерии- Те и другие осуществляют в водоеме первичный синтез органического вещества и служат пищей для других организмов, неспособных к автотрофному питанию. Так, водорослями обычно питаются разнообразные веслоногие рачки, моллюски, губки, а бактерии пожираются многочисленными одноклеточными животными (Protozoa); эти животные называются протестами или простейшими. Далее протисты также служат пищей рачкам, губкам, моллюскам, которые в свою очередь являются кормом для рыб. Отмирание организмов и выделение ими продуктов обмена веществ образует мертвое органическое вещество — детрит. Детрит минерализуется микроорганизмами до минеральных продуктов, а кроме того, служит пищей червям, моллюскам, личинкам насекомых и малькам некоторых рыб (Родина, 1958).[ . ]

В случае одноклеточных организмов растительной природы (бактерий и других) онтогенез может быть определен жизнью клетки на протяжении времени от одного деления до другого. Деление бактериальной клетки на две дочерние клетки можно оценить в качестве завершающего этапа онтогенеза, т. е. ее смерти. Однако многие виды бактерий, например спорообразующих, могут сохраняться длительное время без размножения. Известно также, что цианобактерии могут сохраняться жизнеспособными (без деления) в донных отложениях озер и прудов на протяжении нескольких десятков лет.[ . ]

Необычно разнообразна природа растительного мира. Наряду с многоклеточными растениями, состоящими из огромного числа клеток, существуют малоклеточные и даже одноклеточные организмы. Число последних чрезвычайно велико, к простейшим из них относятся бактерии, многие одноклеточные водоросли.[ . ]

В почве обитает множество видов растительных и животных организмов, влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы, простейшие одноклеточные, черви и членистоногие.[ . ]

Диатомит (кизельгур, инфузорная земля) имеет растительное происхождение. Он состоит из окаменелых остатков простейших одноклеточных организмов — панцирей диатомовых водорослей (диатомей).[ . ]

Организмами-производителями являются автотрофы — прибрежная растительность, водные многоклеточные и одноклеточные плавучие растения (фитопланктон), живущие до глубин, куда еще проникает свет. За счет энергии, поступающей через ввод, организмы-производители в процессе фотосинтеза синтезируют органическое вещество из воды и углекислого газа. Основным показателем мощности экосистемы является ее продуктивность, под которой понимают массу органического вещества в телах организмов-продуцентов. Продуктивность экосистемы зависит от количества света, воды, богатства почвы или воды органическими и минеральными соединениями.[ . ]

К этому надцарству относят микроскопические организмы, тело которых представлено слоевищем, или талломом, не расчлененным ни на корень, ни на стебель, ни на листья. У них нет ядерной мембраны и организованного ядра. У них нет также стадии эмбрионального развития. Прокариотами являются в основном одноклеточные организмы. К ним относят и некоторые колониальные формы. Одноклеточные организмы растительной природы вместе с одноклеточными животными составляют значительную часть биомассы Земли.[ . ]

Микроорганизмы — мельчайшие, преимущественно одноклеточные организмы. Играют большую роль в круговороте веществ в природе, участвуя в разложении растительных и животных остатков с образованием гумуса.Па-тогенные микроорганизмы вызывают болезни у растений.[ . ]

Структурно-функциональные аномалий, наблюдаемые у одноклеточных и многоклеточных растительных организмов, могут возникать как спонтанно, так и при искусственном воздействии. Причем при нарушении какой-либо одной из клеточных функций в патологический процесс неизменно вовлекаются и другие клеточные отправления. Эти изменения можно наблюдать не только при изучении морфологии и жизнедеятельности клеточного ядра, но и других компонентов клетки — цитоплазмы, аппарата Гольджи, пластид, митохондрий, клеточных стенок и т. п.[ . ]

ЭУКАРИОТЫ [от гр. ей — хорошо, полностью и karyon — ядро] — организмы, клетки которых содержат оформленные ядра: все высшие животные и растения, а также одноклеточные водоросли, грибы и простейшие. ЭУКЛИМАТОП — покрытая растительностью равнинная территория, на которой в неизменном виде проявляется региональный климат (макроклимат). Предполагается, что поверхностный сток здесь не играет существенной роли, почвы имеют среднюю водопроницаемость. В российской геоботанике соответствует термину плакор.[ . ]

Организменный уровень. Этот уровень представлен самими организмами — одноклеточными и многоклеточными организмами растительной и животной природы. Специфическая особенность орга-низменного уровня заключается в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, создание структурных и функциональных особенностей, присущих организмам данного вида. Организмы уникальны в природе, потому что уникален их генетический материал, детерминирующий развитие, функции и взаимоотношение их с окружающей средой.[ . ]

В биологических прудах в той или иной степени развиваются одноклеточные водоросли, которые выделяют метаболиты, обладающие бактерицидным действием по отношению к патогенной микрофлоре. Аналогичные метаболиты, по-видимому, выделяются и высшей водной растительностью. Поэтому, как правило летом, вода, выходящая из биопрудов, не содержит патогенной микрофлоры и не требует хлорирования. Зимой, когда жизнедеятельность растительных организмов подавлена, пруды не оказывают бактерицидного действия, и хлорирование воды становится обязательным ¡[59]. Не исключено, что летом бактерицидный эффект прудов также оказывается недостаточным, тогда возникнет необходимость в дополнительном хлорировании воды после пруда и летом.[ . ]

Принимают активное участие в почвообразовании, выветривании горных пород и т. д.[ . ]

Микроорганизмы не представляют собой единой систематической группы. К ним относятся одноклеточные и многоклеточные организмы растительного и животного происхождения: бактерии, бактериофаги, вирусы, некоторые водоросли и грибы, простейшие. Общими отличительными признаками всех микроорганизмов является малый размер, определяющий у них особенности высокой интенсивности обмена веществ.[ . ]

Население гидросферы представлено планктоном, бентосом и нектоном. Планктон представляет собой совокупность мелких организмов животной и растительной природы, которые либо не способны к самостоятельному движению, передвигаясь вместе с водой, либо способны, двигаясь в воде самостоятельно. Различают фитопланктон, который в морях представлен одноклеточными водорослями (диатомовыми), цианобактериями и другими организмами, и зоопланктон, представленный одноклеточными форами-ниферами, радиоляриями и многоклеточными кишечнополостными, а также червями, ракообразными, личинками беспозвоночных животных и т. д. В планктоне пресных вод встречаются в основном низшие ракообразные и коловратки.[ . ]

Название микробы или микроорганизмы является собирательным, оно относится к различным микроскопическим представителям растительного и животного мира. В эту группу входят организмы с разной степенью сложности строения. Сюда относятся: 1) ультрамикробы (бактериофаги и вирусы), не обладающие клеточной структурой и измеряемые миллимикронами (ммк), по простоте устройства ультрамикробы стоят на нижней границе земных форм жизни; 2) бактерии, составляющие наиболее многочисленную часть одноклеточных микроорганизмов, их размеры не превышают 10 микрон (мк); 3) микроскопические растения и животные, имеющие более сложное многоклеточное строение и соответственно большие размеры (10—100 мк). К ним относятся растительные организмы — грибы и водоросли, а также низшие животные, так называемые протесты.[ . ]

Биологические свойства водоемов зависят от степени их загрязнения.[ . ]

При высокой температуре воды в рыбоводных прудах навоз ускоряет развитие бактерий, а затем в течение 24 ч, в зоне внесенного удобрения, развиваются растительные и животные одноклеточные организмы, которые питаются бактериями. Одноклеточные организмы, в свою очередь, служат пищей личинкам насекомых, например хирономидам. Последние являются пищей для карпов и других рыб.[ . ]

Особое положение в питании растений занимают микроорганизмы, находящиеся в почве и на корнях растений. Микроорганизмами называют невидимые простым глазом растительные и животные организмы. К ним относятся бактерии, актиноми-цеты, дрожжи, плесневые грибы, мельчайшие водоросли и простейшие одноклеточные животные (амебы, инфузории и др.). Деятельность микроорганизмов весьма многообразна. Они .разлагают сложные органические соединения почвы и внесенные в нее органические удобрения, превращая их в доступные для питания растений минеральные соли или органические соединения более простого состава. Ряд бактерий переводит в легкоусвояемую форму труднорастворимые минеральные соединения фосфора и калия. Некоторые микроорганизмы улучшают питание растений азотом, который они способны усваивать из почвенного воздуха.[ . ]

В ряду симбиозов не последнее место занимают симбиозы с участием водорослей. Водоросли способны вступать в симбиотические отношения не только друг с другом, но и с представителями различных систематических групп организмов как животного, так и растительного царства (бактериями, одноклеточными и многоклеточными животными, грибами, мхами, папоротниками, голосеменными и покрытосеменными растениями). Однако список таких водорослей весьма ограничен.[ . ]

Экологические связи насекомых с растениями выражаются, в основном, в питании за счет различных частей растений, косвенно также в питании за счет животных — фитофагов и в паразитизме, а в редких случаях в хищничестве, некоторых растительных организмов на насекомых. Во многих случаях растения используются насекомыми в качестве убежища от неблагоприятных метеорологических условий или укрытия от их естественных врагов (паразитов и хищников). Некоторые насекомые могут расселяться по территории с семенами и опавшими частями растений. Известны случаи симбиоза насекомых с одноклеточными грибами и бактериями, живущими в полости тела насекомых.[ . ]

Значение насекомых для растений определяется питанием на них" насекомых, влиянием насекомых на численность и жизненность других растительноядных животных, переносом насекомыми возбудителей заболеваний растений, влиянием насекомых на почвенные процессы (аэрацию, гумификацию и проч., о чем будет сказано в главе 12). Некоторые растительные организмы, в свою очередь, развиваются непосредственно на насекомых, таковы, в частности, энтомофторовые и некоторые одноклеточные грибы. Многие бактерии также развиваются за счет насекомых. Есть и высшие насекомоядные растения, способные усваивать белковые вещества. Насекомые помогают расселению растений по территории. Растения и насекомые взаимно обусловливают их географическое распространение.[ . ]

Лишние вирусы, так как, вирусы, в отличии от бактерий, растений,животных, неклеточная форма жизни ,которая может воспроизводиться только внутри живых клеток.

Хороший ответ 1 5

Геном устроен таким образом, что зачастую один ген регулирует несколько признаков, или несколько генов управляют одним признаком. В случае гомосексуальности существуют данные, что возможные "гены гомосексуальности", которые у мужчин увеличивают вероятность гомосексуальной ориентации, у женщин увеличивают плодовитость. Поэтому из популяции такие варианты генома не исчезают.

Хороший ответ 1 7

Вообще говоря бактерии - это не флора и не фауна, это отдельное надцарство (в других классификациях - царство) живых организмов, которое так и называется "Бактерии". Бактерии относятся к простейшим и древнейшим организмам на Земле, они были задолго до возникновения растений и животных в современном понимании. Термин "микрофлора" сложился исторически, поскольку раньше бактерии было принято считать микроскопическими растениями. Хоть по современным представлениям он и является некорректным, но продолжает использоваться по привычке.

Хороший ответ 8

Почему предком человека не была обезьяна ? Чей генотип кроме обезьяны ближе к человеческому ?

Была. И технически человек и сейчас есть обезьяна, точно так же как он является приматом, млекопитающим или эукариотом.

Разумеется, предком человека на была ни одна из современных обезьян, но в первом приближении та обезьяна-предок была близка по чертам к шимпанзе.

Геномы всех животных в определенной мере родственны геному человека, различия - в степени родства. С шимпанзе мы наиболее родственны - и наши геномы схожи на 99%, с другими обезьянами - у нас более дальнее родство. Кстати, макака, например, более далекий родственник для шимпанзе, чем мы и шимпанзе между собой.

С мышами - у нас более давнее родство. С рыбами - еще более. и так далее.

Хороший ответ 6

Если вам интересно фактическое положение дел, то в современной биологии под живым подразумевается все, к чему применимы методы современной биологии. Так как основой современной биологии является теория эволюции, то под живым подразумевается то, что способно эволюционировать.

Есть вполне удачное определение НАСА - "самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции".

Вообще, определения обычно даются так - берется множество явлений, которые интуитивно ясно подпадают под некоторое понятие и на основании этого множества вырабатывают критерии, которые могут быть применены к спорным объектам.

Деревья, грибы, простейшие - все они интуитивно ясно живы. Что для них характерно? Они размножаются, живут и умирают. Они меняются, эволюционируя. Они сами поддерживают свое существование, как применительно к отдельным экземплярам, организмам, так и применительно к виду, популяции в целом.

Все это верно и для вирусов - вирус рождается, вирус умирает, вирус существует в промежутке между этими двумя событиями. Вирус размножается. Вирус эволюционирует. Вирус поддерживает свое существование, как отдельного экземпляра, так и популяции. То есть признаков, по которым вирус можно считать живым, гораздо больше, чем признаков того, что он неживой. А что это за признаки? Ну, обмена веществ у него нет. Он не клеточный.

Но в любом случае наиболее весомым доводом является то, что вирус подчиняется законам биологии, а не только биохимии. И то, что в рамках гипотезы РНК можно утверждать, что клетка, как замкнутое в свою собственную оболочку существо, появляется позже, чем жизнь, как процесс. Это вообще очень интересный момент - жизнь уже есть, а живых существ еще нет. В этот момент нет и вирусов, а есть только обрезки РНК, катализирующие синтез друг друга по сложным цепочкам - А катализирует Б, Б катализирует С и К, К катализирует Т, Т катализирует Б и М, а М катализирует А (это условный пример), которым еще только предстоит приобрести белки и рибосомы, как молекулярные машины по производству белков - и все это предшествует собственным мембранам. И вот вся эта конструкция уже сложнее простой биохимии и может быть рассмотрена как живой субстрат.

При этом надо понимать, что определения делаются под задачу и могут быть другие задачи, в рамках которых слово "жизнь" имеет другой смысл. Когда нам надо будет отделить не "то, что изучается биологией" от "того, что не изучается", а "живого человека" от "мертвого человека", в ход пойдут совсем другие критерии и способность к эволюции будет здесь вообще не важна, потому что этот критерий для отдельной особи не применим.

Везде, где есть жизнь, есть вирусы. Водная среда, занимающая бóльшую часть нашей планеты, в которой сосуществует огромное число различных организмов, создает прекрасные условия и для жизни вирусов. В водных экосистемах вирусы атакуют все живые организмы – от бактерий до китов. Оставим за рамками рассмотрения вирусы крупных организмов и останемся в микромире – в мире микроскопических организмов, которые являются основой пищевых цепей и, как выясняется, многих глобальных процессов

Первая информация о количестве вирусных частиц в водных экосистемах, потрясшая исследователей, была получена в 1989 г. (Bergh et al., 1989). Материал из проб морской воды был осажден центрифугированием прямо на сеточки с пленкой-подложкой и исследован в трансмиссионном (просвечивающем) электронном микроскопе. В одном миллилитре оказалось до 2,5 × 10 8 вирусных частиц, представленных в основном фагами с характерной морфологией (капсид-отросток, или голова-хвост), что в 10 3 —10 7 раз превышало концентрацию фагов, определенную путем традиционного высева проб на бактериальный газон (метод бляшек). Разница на порядки объясняется тем, что не все бактерии культивируются, и не все вирусы-фаги инфицируют именно бактерии.

Бактериофаги в глобальном круговороте

Во-первых, удаление из экосистемы части бактерий, уничтоженной фагами, уменьшает интенсивность перевода нерастворимого (взвешенного в водной толще и осаждающегося на дно) биогенного вещества (различных частиц, отмерших организмов и др.) – в растворенное (расщепленное, гидролизованное). Таким образом фаги нарушают классическую пищевую цепь. Этот процесс был назван вирусным шунтом (Wilheln, Suttle 1999). По оценкам авторов, через этот шунт может проходить до четверти первичной продукции углерода океана.

Количественная мультитрофическая модель, созданная авторским коллективом океанологов и математиков описывает влияние морских вирусов на микробиальные пищевые сети и процессы, проходящие в экосистемах. Согласно этой модели водные экосистемы, содержащие вирусы, будут иметь усиленный круговорот органического вещества, уменьшенный перенос этого вещества на более высокие трофические уровни и увеличенную валовую первичную продуктивность (Weitz et al., 2014). Авторы модели считают, что в оценках круговорота углерода и азота необходимо учитывать роль вирусов, так как они являются важной составляющей пищевых сетей и регулируют глобальные биогеохимические циклы.

Цианофаги – особый случай?

Цианобактерии (синезеленые водоросли), хотя и относятся к домену Bacteria, благодаря способности к фотосинтезу играют иную нежели гетеротрофные бактерии роль в водных экосистемах. Это одни из самых древних организмов. Они доминировали на ранних стадиях эволюции биосферы Земли и определяли биогеохимические циклы. Их бурное развитие вызвало изменение атмосферы, обогатило ее кислородом, что сделало возможным появление других организмов и направило эволюцию биосферы нашей планеты. Можно предположить, что цианофагов тогда еще не было.

Вирус морской диатомеи Chaetoceros debilis CdebDNAV – сохраняет инфекционность при широком диапазоне температур (от 20°С до -196°С) без добавления криопротекторов (Nagasaki, 2008).

Вирусы токсичной красной водоросли Heterosigma akashiwo сохраняют литическую активность в донных отложениях (Lawrence, 2002).

Цианофаги могут сохраняться в осадках до 100 лет (Suttle, 2000).

Гигантский вирус амеб Pithovirus sibericum – выделен из вечной мерзлоты возрастом 30 тыс. лет (Legendre et al., 2014)

И сегодня среди цианобактерий есть экстремофилы – виды, прекрасно существующие в горячих источниках, жарких пустынях, а также арктических и антарктических условиях. Если у таких видов есть цианофаги, то насколько они, эти цианофаги, уникальны?

Поскольку пресноводные нитчатые цианобактерии легко культивируются, именно из них и были выделены первые цианофаги – вирусные частицы в форме икосаэдра без хвоста диаметром 66 нм, о чем последовало короткое сообщение в Science (Safferman, Morris, 1963). Ими были инфицированы нитчатые цианобактерии Lyngbya, Plectonema и Phormidium. За последующие десять лет были выявлены фаги у других цианобактерий, в том числе пикопланктоных (Synechococcus, Microcystis) и нитчатых, формирующих гетероцисты (Anabena, Nostoc). Пробы для исследования были получены, в основном, из сточных вод и очистных сооружений.

За разнообразием – на Байкал!

Вирусы древнейших

Ферменты архей применяются в пищевой промышленности, так как могут работать при высоких температурах, а ДНК-полимераза археи Pyrococcus furiosus используется в ПЦР (полимеразной цепной реакции). Сами археи являются компонентом очистных сооружений, обеспечивая анаэробное разложение сточных вод; используются при обогащении руд ценных металлов. Ясно, что в промышленном производстве лизис архей вирусами – большая неприятность.

Структурные исследования вирусных капсидов показали, что бесхвостые икосаэдры, инфицирующие архей, бактерий и эукариот, имеют общего предка (Abrescia et al., 2012). Например, структурные сходства имеют белки оболочки нитчатых вирусов табачной мозаики, двух вирусов архей из рода Acidianus и вируса гепатита B. Несмотря на низкую гомологию аминокислотных последовательностей, белки вирусов архей могут иметь сходные элементы третичной структуры с вирусами других доменов (Dallas et al., 2014). А совсем недавно был описан нитевидный вирус гипертермофильной археи Pyrobaculum, который имеет уникальную среди ДНК-содержащих нитевидных вирусов структуру вириона. Его линейный геном заключен в трехслойный панцирь, состоящий из двух белковых слоев и дополнительной наружной оболочки. Вирион организован в виде суперспирали подобно вирусам Эбола и Марбург, но они являются РНК-содержащими (Rensen et al., 2016).

Каждую секунду в океане происходит 10 23 вирусных инфекций. Каждая инфекция имеет возможность для введения новой генетической информации в организм и в вирусное потомство, способствуя таким образом эволюции как сообществ хозяина, так и вирусов (Suttle, 2007). И хотя важность водных вирусов уже стала очевидной, на многие вопросы наука пока ответить не может.

Bergh Ø, Borsheim KY, Bratbak G, Heldal M. Abundance of viruses found in aquatic environments // Nature. 1989. V. 340. P. 467—468.

Hug L. A., Baker B. J., Anantharaman K. et al. A new view of the tree of life //Nature Microbiol. 2016. 11 Apr. N. 16048. DOI 110.1038.

Pietilä M. K., Demina T. A., Atanasova N. S., Oksanen H. M., Bamford D. H. Archaeal viruses and bacteriophages: comparisons and contrasts // Trends in Microbiology. 2014. V. 2. N. 6. P. 334—344.

Prangishvili D. The wonderful world of archaeal viruses // Annu. Rev. Microbiol. 2013. V. 67. P. 565–85.

Suttle C. A. Viruses in the sea // Nature. 2005. V. 437. P. 356—361.

Дрюккер В. В., Дутова Н. В. Бактериофаги как новое трофическое звено в экосистеме глубоководного озера Байкал // Докл. РАН. 2009. Т. 427, № 2. С. 277—281.

Автор благодарит Г. И. Филиппову (ЛИН СО РАН, Иркутск) за помощь в подготовке публикации

Читайте также:

Пожалуйста, не занимайтесь самолечением!
При симпотмах заболевания - обратитесь к врачу.