Człowiek Lodu znów zaskakuje naukowców. Na jego skórze dzieje się coś niezwykłego
Ötzi nie wszystek umarł – słowa Horacego idealnie opisują obecny stan mumii z Alp Ötztalskich. Najnowsze analizy laboratoryjne dowodzą obecności żywych gatunków grzybów, które rosną na ciele Człowieka Lodu, mimo głębokiego zamrożenia. Konserwatorzy muszą natychmiast zmienić strategię ochrony pradziejowego ciała.
Jest to jedno z najsłynniejszych znalezisk archeologicznych dokonanych w Europie. Mowa o Ötzim, znanym jako Człowiek Lodu. To naturalnie zmumifikowane ciało mężczyzny sprzed 5300 lat, odnalezione w 1991 roku w Alpach Ötztalskich. Od momentu odkrycia naukowcy starają się zachować go w nienaruszonym stanie. Dlatego zmumifokowane ciało umieszczono w stałej temperaturze −6°C i wilgotności 99%. Przez dekady zakładano, że tak głębokie zamrożenie w połączeniu z zabiegami odkażającymi całkowicie hamuje rozwój biologiczny mikroflory na zwłokach. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez ekspertów z Instytutu Studiów nad Mumiami (Eurac Research) w Bolzano i opublikowane w czasopiśmie „Microbiome”, rzucają nowe światło na to, co dzieje się na powierzchni i wewnątrz ciała Ötziego. Co żyje w zwłokach? Zespół pod kierunkiem Mohameda Sarhana przeprowadził kompleksową analizę mikroorganizmów, wykorzystując nowoczesne techniki metagenomiki oraz hodowle laboratoryjne. Kluczowym wyzwaniem było odróżnienie bakterii, które żyły z Ötzim tysiące lat temu, od tych, które pojawiły się na nim niedawno. Naukowcy wykorzystali profilowanie uszkodzeń DNA. Kopalne mikroby, z racji upływu czasu, posiadają wyraźne sygnatury uszkodzeń genetycznych sięgające nawet 20%. Dzięki temu potwierdzono, że wewnątrz mumii wciąż znajdują się autentyczne bakterie beztlenowe z epoki miedzi, takie jak Clostridium czy Romboutsia hominis. Rezultaty. Drożdże, które pokochały mróz To, co przykuło uwagę naukowców, to odkrycie aktywności mikroorganizmów na powierzchni skóry mumii. Zidentyfikowano cztery gatunki drożdży przystosowanych do zimna m.in. z rodzaju Glaciozyma i Mrakia. Porównując próbki pobrane w 2010 i 2019 roku, zauważono, że liczebność Glaciozyma drastycznie wzrosła i dominuje nad innymi gatunkami. Co więcej, DNA tych grzybów w nowszych próbkach wykazywało znacznie mniej uszkodzeń niż w starszych, co sugeruje, że nie są one martwymi reliktami, lecz aktywnie namnażają się w temperaturze −6°C. Jest to zatem dowód na to, że Człowiek Lodu – słowami Horacego – nie wszystek umarł. A my powinniśmy pamiętać o częstszym myciu lodówki, gdzie temperatura jest przecież wyższa o kilkanaście stopni. Dziedzictwo dezynfekcji i muzealne zraszacze Współczesny mikrobiom Ötziego został ukształtowany nie tylko przez naturę, ale i przez człowieka. Analiza wykazała, że zewnętrzna powierzchnia mumii jest zdominowana przez bakterie z rodzaju Methylobacterium, które pochodzą z wody używanej w systemach nawilżania komory, w której jest przechowywany. Dodatkowo, w przeszłości mumię przemywano roztworami zawierającymi fenol, aby zapobiec wzrostowi grzybów. Paradoksalnie, stworzyło to presję selekcyjną – obecne na skórze mikroby, takie jak Pseudomonas czy niektóre drożdże, posiadają geny pozwalające im rozkładać fenol i traktować go jako źródło pokarmu. Zamiast sterylizacji, uzyskano środowisko sprzyjające wyspecjalizowanym mikroorganizmom. Ukryte zagrożenie dla tkanek Czy te mikroskopijne organizmy mogą zaszkodzić Człowiekowi Lodu? Analiza ich genomów wykazała obecność genów kodujących enzymy zdolne do rozkładania kolagenu, lipidów i białek. Chociaż do tej pory nie zaobserwowano widocznych uszkodzeń tkanek mumii, potencjał do biodegradacji istnieje. Dlatego eksperci muszą teraz jeszcze bardziej uważnie monitorować stan zachowania pradziejowej mumii. Nowa era ochrony dziedzictwa Wyniki badań wskazują na konieczność zmiany podejścia do konserwacji tak cennych reliktów przeszłości. Autorzy artykułu sugerują przejście od statycznej konserwacji do proaktywnego nadzoru genomicznego. Co to oznacza? Zamiast polegać tylko na utrzymywaniu temperatury, muzea powinny regularnie monitorować skład genetyczny mikrobiomu, by wykryć moment przejścia mikrobów ze stanu uśpienia do aktywnego niszczenia tkanki. Widać, że nadchodzi nowa epoka w konserwacji muzealnej. Źródło: Microbiome Nasz autor Szymon Zdziebłowski Dziennikarz naukowy i podróżniczy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. przewodniki turystyczne po Egipcie oraz popularnonaukowe książki: „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” i „Bogowie Polski. Szamani, megality i zapomniane słowiańskie bóstwa”. Miłośnik niewielkich, lokalnych muzeów. Uwielbia długie trasy rowerowe, szczególnie te prowadzące wzdłuż rzek.
Czy lustrzane organizmy zniszczą życie na Ziemi? Niebezpieczne badania dzielą naukowców
Świat nauki spiera się o tzw. lustrzane życie – mikroby oparte na DNA i białkach o odwróconej chiralności. Czy zmodyfikowane w laboratoriach lustrzane bakterie zdołają uciec i zniszczą ziemską biosferę? Najnowsze symulacje komputerowe tylko zaostrzyły tę dyskusję.
Kluczowe dla życia cząsteczki m.in. DNA i białka, są chiralne. Oznacza to, że mogą istnieć w „lustrzanych” choć nie identycznych formach, analogicznie do np. lewej i prawej dłoni. Całe życie na Ziemi oparte jest na prawoskrętnym DNA i lewoskrętnych białkach. Choć nie jest to jeszcze technicznie możliwe, naukowcy przewidują że kiedyś w laboratoriach stworzymy lustrzane mikroorganizmy, oparte na cząsteczkach o odwróconej chiralności. Nowe badania nad tą kwestią dzielą świat nauki i przez niektórych są uważane za ogromne zagrożenie. Spór o lustrzane życie W 2024 roku 38 naukowców opublikowało artykuł na łamach „Science”, wzywając do wstrzymania prac nad tworzeniem lustrzanego życia. Według nich takie organizmy mogą stwarzać ogromne zagrożenie – układy odpornościowe istniejących organizmów mogą nie być w stanie rozpoznać lustrzanych mikrobów i bronić się przed nimi. W nowym badaniu Ricard Solé z Instytutu Santa Fe w Nowym Meksyku z zespołem, zbadał co by się stało, gdyby populacja lustrzanych organizmów pojawiła się w biosferze Ziemi. Badanie było komputerową symulacją i modelowało kilka scenariuszy. – Aby lustrzane życie mogło stanowić zagrożenie, musi być zdolne do przeżycia – mówi Solé. Takie formy życia mogłyby trawić tylko pokarm składający się z cząsteczek o tej samej chiralności. A zatem lustrzana populacja nie mogłaby istnieć w izolacji – potrzebowałaby także lustrzanego pożywienia: cukrów, aminokwasów, lipidów. Badania zespołu Sole modelowały lustrzane życie w prawdziwych środowiskach, a nie kontrolowanych warunkach laboratoryjnych lub przemysłowych. Do jakich wniosków doszli naukowcy? Czy lustrzane życie przetrwa samodzielnie? – Naszym zdaniem lustrzane życie prawdopodobnie napotkałoby bardzo poważne bariery i nie przetrwałoby (…) Istnieją jednak nadal ważne pytania, które wymagają dalszej analizy, w tym długoterminowa dynamika ewolucyjna oraz bardziej realistyczne modele tego, jak układy odpornościowe mogą wchodzić w interakcje z lustrzanymi organizmami – mówi Solé. Badanie zostało opublikowane, ale jeszcze nie poddano go recenzji naukowej. Jednak grupa naukowców już odpowiedziała oświadczeniem wzywającym do poprawienia artykułu. Vaughn Cooper z Uniwersytetu w Pittsburghu, jeden z autorów oświadczenia, powiedział w rozmowie z „New Scientist”, że chociaż lustrzane mikroby początkowo rosłyby wolniej, istnieje mnóstwo składników odżywczych, które nie są chiralne i które mogłyby wykorzystać. – Populacja lustrzanych komórek ewoluowałaby i dostosowywała się do nowych warunków, tworząc zasadniczo drugie drzewo życia – mówi Cooper. Czy lustrzane życie będzie rywalizować z biosferą Ziemi? Modele zespołu Ricarda Solé sugerują, że różnorodność biologiczna na Ziemi działałaby jako „zapora ogniowa” przeciwko inwazji lustrzanego życia. Istniejące organizmy są lepiej przystosowane do środowiska i wygrałyby konkurencję. Jednak Vaughn Cooper nie jest przekonany. – Istnieją niezliczone przykłady, które wskazują na podatność ekosystemów o bogatej różnorodności biologicznej na inwazję obcych gatunków – mówi. Kate Adamala z Uniwersytetu w Minnesocie, jedna z autorek artykułu z 2024 roku, mówi, że zespół Solé ma rację twierdząc, że brak pożywienia ograniczałby ekspansję lustrzanego życia. Zwraca jednak uwagę, że takie organizmy mogłyby wytwarzać własne pożywienie, np. w drodze fotosyntezy. Mogłyby też zostać celowo zaprojektowane tak, aby wykorzystywać dostępne cząsteczki chiralne. – Stworzenie takiego organizmu byłoby niezwykle trudne, ale nie jest niemożliwe – mówi Adamala. Apel ekspertów o ostrożność Solé uważa, że kluczowym pytaniem nie jest to, czy składniki odżywcze są dostępne, ale czy wystarczą do utrzymania długoterminowego wzrostu w konkurencji z istniejącą biosferą. Argumentuje, że lustrzane organizmy miałyby bardzo małe szanse w zderzeni z wydajnymi ekosystemami Ziemi. Filippa Lentzos z King’s College w Londynie mówi, że lustrzane życie jest odległą perspektywą i nie powinno odwracać uwagi od aktualnych zagrożeń biologicznych. – Właściwą reakcją nie jest panika ani lekceważenie. Jest nią ostrożne zarządzanie i klarowne wyznaczenie linii, których przekraczać nie wolno – mówi badaczka. Według niej to, że nowe modele nie potwierdzają zagrożeń ze strony lustrzanego życia, nie usuwa potrzeby ostrożności. Wręcz przeciwnie, pokazuje dlaczego zarządzanie ryzykiem powinno opierać się na dowodach. Im lepiej zrozumiemy zagrożenie, tym bezpieczniejsi będziemy. Źródło: New Scientist Nasza autorka Magdalena Rudzka Redaktorka i wydawczyni National-Geographic.pl. Wcześniej związana m.in. z National Geographic Traveler i magazynem pokładowym PLL LOT Kaleidoscope. Z wykształcenia humanistka (MISH i SNS PAN), ale to przyroda stanowi jej największą pasję. Szczególnie bliskie są jej ekosystemy słodkowodne, a prawdziwym „konikiem” są ryby. W National-Geographic.pl pisze o swoich przyrodniczych pasjach, nauce i medycynie. Prywatnie ceni sobie podróże po nieoczywistych kierunkach, ze szczególnym sentymentem do Europy Środkowej i Wschodniej.
Jak przygotować się na pandemię? Nie wystarczą same leki i szczepionki
Prof. dr hab. Krzysztof Pyrć z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego to jeden z najbardziej znanych polskich wirusologów i biologów molekularnych. Walczy zarówno z mikrobami, jak i z fake newsami.
Współczesny świat uświadomił nam, że jednym z kluczowych wyzwań dla zdrowia publicznego i globalnej gospodarki są choroby zakaźne – przedmiot zainteresowań prof. Krzysztofa Pyrcia. Zaczął je badać jeszcze jako student, a później jako doktorant na Uniwersytecie Amsterdamskim. Tam opracował nowatorską metodę VIDISCA, służącą do identyfikacji nowych zagrożeń biologicznych. W czasie swojej pracy odkrył i opisał ludzkiego koronawirusa NL63 (HCoV-NL63). Część kariery zawodowej spędził też w USA, pracując nad modelami hodowli tkankowych odzwierciedlających w laboratorium ludzkie ciało. Po powrocie do kraju podjął misję stworzenia od zera Pracowni Wirusologii w Małopolskim Centrum Biotechnologii UJ. Dziś kierowana przezeń jednostka dysponuje jednym z niewielu w Polsce laboratoriów o klasie hermetyczności BSL3+, co umożliwia bezpieczną pracę z patogenami wysokiego ryzyka. Jest też szefem grupy badawczej Virogenetics. Rozpracować wirusy Głównym celem prof. Pyrcia jest poznanie biologii zakażeń wirusowych, ze szczególnym uwzględnieniem patogenów, które stanowią lub w niedalekiej przyszłości będą stanowić zagrożenie dla naszego społeczeństwa, takich jak koronawirusy, flawiwirusy (wirus Zika, denga czy wirus kleszczowego zapalenia mózgu), alfawirusy i wirusy grypy. Badacz próbuje zrozumieć naturę chorób na najbardziej podstawowym poziomie – zakażenia pojedynczych komórek i tkanek. Jego prace opisują mechanizm łączenia się wirusów z naszymi komórkami, wnikania do wnętrza i namnażania. Jako jeden z pierwszych opracował zaawansowane trójwymiarowe hodowle tkankowe, które idealnie odtwarzają naturalne środowisko infekcji. Ma to też znaczenie etyczne i ekologiczne, bo ogranicza eksperymenty z wykorzystaniem zwierząt. Nowe terapie dają nadzieję Choć praca prof. Pyrcia w dużej części odbywa się w laboratoriach, jej efekty mają wymierne przełożenie na zdrowie ludzi i zwierząt. Wyniki jego badań doprowadziły m.in. do opracowania nowych substancji o działaniu terapeutycznym, takich jak remdesiwir i molnupirawir stosowane w leczeniu COVID-19. Warto podkreślić innowacyjne podejście profesora do walki z wirusami. Zamiast projektować cząsteczki celowane w jeden konkretny szczep czy gatunek, jego zespół tworzy rozwiązania bardziej uniwersalne, skuteczne również w przypadku nowych patogenów. Przykładem mogą być ludzkie wirusy układu oddechowego, ale też wirusy zwierzęce. Jego zespół, wspólnie z chemikami opracował substancje polimerowe, które działają jak molekularna tarcza, blokując fizyczną możliwość przyczepienia się patogenu do komórki. Najnowszym przykładem ich wykorzystania jest produkt oparty na opatentowanej cząsteczce PSSNa (poli(4 styrenosulfonian sodu)), która hamuje namnażanie się kocich wirusów. Dorobek publikacyjny profesora obejmuje setki prac w prestiżowych czasopismach (m.in. Nature, Nature Medicine, Science Translational Medicine, Nucleic Acids Research, Science Signaling, PNAS czy Cell Chemical Biology) oraz dziesiątki tysięcy cytowań, które plasują go w gronie 2% najbardziej wpływowych naukowców na świecie. Edukacja i współpraca Nie sposób opisać sylwetki prof. Pyrcia bez wspomnienia jego roli podczas pandemii COVID-19. Jako wybitny specjalista stał się kluczowym doradcą naukowym, pełniąc m.in. funkcję członka zespołu doradczego Komisji Europejskiej, zastępcy przewodniczącego zespołu ds. COVID-19 przy Prezesie PAN, członka zespołu doradczego Prezesa Rady Ministrów oraz Prezydenta. Wszystkie te funkcje pełnił pro publico bono, bez wynagrodzenia. Jego zaangażowanie w walkę z fake newsami oraz popularyzację wiedzy opartej na faktach (EBM) uczyniły go jednym z najbardziej cenionych głosów w debacie publicznej. „Warto w tym miejscu wspomnieć, że mój Zespół został częścią sieci najlepszych europejskich zespołów naukowych w ramach programu Komisji Europejskiej Durable, którego celem jest przygotowanie regionu na przyszłe zagrożenia biologiczne i pandemie” – pisze naukowiec na swojej osobistej stronie. Obecnie jako prezes Fundacji na rzecz Nauki Polskiej wspiera rozwój nauki i technologii w Polsce i dba o rozwój rodzimych talentów m.in. poprzez programy stypendiów. Jako członek prezydium komitetu PAN angażuje się w kwestie chorób zakaźnych i problemów zdrowotnych związanych ze zmianami klimatu. Jest też członkiem wielu polskich i międzynarodowych stowarzyszeń naukowych.
Mgła to nie tylko woda. Tętni życiem i może się nam zaskakująco przysłużyć
Gdy myślę o mgle, to mam przed oczami chłodną, wilgotną zawiesinę cząstek wody, która ogranicza mi widoczność podczas dojazdu do pracy – wielu z was ma pewnie tak samo. Okazuje się, że wszyscy byliśmy w błędzie – najnowsze odkrycie badaczy z Arizony uświadamia nam, że mgła jest tętniącym życiem mikrokosmosem, w którym maleńkie organizmy toczą wielki bój z chemicznymi zanieczyszczeniami. My – i ja, i wy – byliśmy po prostu zbyt krótkowzroczni, by to dostrzec.
Mgła zawsze miała w sobie tajemniczą aurę. Co kryje się bowiem w miliardach mikroskopijnych kropel, z których się składa? Od lat wiemy, że w atmosferze unoszą się różnorodne mikroby, ale nauka nie była pewna, czy są one jedynie pasażerami na gapę, czy też aktywnie wykorzystują to środowisko do życia. Dzięki najnowszym badaniom opublikowanym w czasopiśmie „mBio” wiemy, że mgła jest dla bakterii idealnym siedliskiem – takim, w którym nie tylko trwają, ale w którym intensywnie się rozwijają. Jest ich w niej tyle, co w oceanie. I pracują w pocie czoła. Z czego składa się mgła? Naukowcy pod kierunkiem mikrobiologa dr. Ferrana Garcii-Pichela przez dwa lata analizowali próbki powietrza pobierane przed, w trakcie i po wystąpieniu mgły radiacyjnej (powstającej w bezwietrzne, chłodne noce). Wyniki były zaskakujące: stężenie bakterii w kropelkach mgły jest porównywalne do tego, które spotykamy w wodach oceanicznych. Choć bakterie zajmują mniej niż 1% objętości każdej kropli, ich łączna liczebność jest imponująca – to średnio milion kopii genetycznych markerów na mililitr wody. Dominującą rolę w tym powietrznym ekosystemie odgrywają przedstawiciele rodzaju Methylobacterium. Jak podkreślają badacze, te bakterie nie tylko tam są – one tam żyją, rosną i rozmnażają się. Krople mgły stają się więc aktywnym siedliskiem mikrobiologicznym, co stanowi fundamentalną zmianę w naszym rozumieniu chemii atmosfery. Okazuje się, że mgła to „żywy filtr” Najbardziej sensacyjnym wnioskiem z przeprowadzonych badań jest rola, jaką te mikroorganizmy odgrywają w naszym otoczeniu. Okazuje się, że wspomniane Methylobacterium po prostu „wyjadają” zanieczyszczenia z atmosfery. Naukowcy zaobserwowali, że bakterie te błyskawicznie konsumują lotne związki węgla, w tym m.in. toksyczny formaldehyd. Tempo tego procesu było zdumiewające – zanieczyszczenia znikały niemal do poziomu niewykrywalnego, nawet 200 razy szybciej niż w innych środowiskach chmurowych. Badacze sugerują, że dla bakterii jest to nie tylko sposób na zdobycie pożywienia, ale przede wszystkim mechanizm detoksykacji. Formaldehyd, który jest szkodliwy dla ludzi, w wysokich stężeniach zagraża również samym drobnoustrojom. To nie przypadek, że powietrze po mgle jest jakby przyjemniejsze. Wszyscy je przecież uwielbiamy, ale teraz wiemy dlaczego. Mgła to nie utrudnienie, to naturalna sprzątaczka Odkrycie naukowców udowadnia, że mgła może działać jak naturalny system oczyszczania powietrza. Nie jest wyłącznie utrudnieniem jazdy samochodem. Mgła pełni funkcję wielkiego, rozproszonego filtra, który wychwytuje i neutralizuje część chemicznych śmieci, które sami wypuszczamy do atmosfery. Mikroby muszą po nas sprzątać. Oczywiście, nie oznacza to, że mgła jest w zupełności bezpiecznym inhalatorem – badania są dopiero wstępem do zrozumienia pełnej skali tego zjawiska. Jak zauważa dr Garcia-Pichel, przed nami jeszcze wiele pytań o to, w jakim stopniu te procesy realnie poprawiają jakość powietrza, którym oddychamy w miastach. Jednak sama świadomość, że w każdej kropelce mgły toczy się fascynujące życie, które nieustannie czyści nasze powietrze, pozwala spojrzeć na szare, mgliste poranki z zupełnie nowej perspektywy. A co, jeśli i my żyjemy w takiej „kropelce”? Źródło: mBio Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Życie zaczęło się wcześniej, niż myśleliśmy. Odkryto geny, które mają ponad 4 miliardy lat
LUCA, czyli wspólny przodek wszystkich organizmów, od lat uznawany jest za punkt wyjścia ewolucji życia na Ziemi. Najnowsze analizy genetyczne pokazują jednak, że część genów może być starsza niż on sam – i sięgać ponad 4,2 miliardów lat wstecz.
Według współczesnej biologii ewolucyjnej, wszystkie żywe organizmy na Ziemi wywodzą się od wspólnego przodka, znanego jako LUCA (Last Universal Common Ancestor). Choć szacuje się, że żył on około 4,2 miliarda lat temu, najnowsze analizy genetyczne sugerują, że nie pojawił się w biologicznej próżni. Grupa biologów – Aaron Goldman, Greg Fournier i Betül Kaçar – argumentuje, że część genów LUCA pochodzi od jeszcze dawniejszych, tajemniczych organizmów. Z okresu tak dawnego nie zachowały się żadne skamieniałości. Zatem skąd naukowcy wiedzą o istnieniu życia przed LUCA? Odpowiedzi tkwią w genach, które wciąż występują u żywych organizmów. Te najstarsze sekwencje to tzw. paralogi Korzenie drzewa życia. Co istniało przed LUCA? Paralogi to rodziny genów, które są znajdowane w każdej gałęzi życia na Ziemi – u zwierząt, roślin, grzybów i bakterii. Skoro te powielone kopie występują u wszystkich współczesnych organizmów, proces ich duplikacji musiał nastąpić przed rozdzieleniem się głównych domen życia. Ich liczba jest niewielka, ale znaczenie – kolosalne. Jeśli wyobrazimy sobie LUCA jako pień ewolucyjnego drzewa, to organizmy u których paralogi się pojawiły po raz pierwszy, były jego korzeniami. Te specyficzne geny stanowią unikalne narzędzie filogenetyczne, pozwalające naukowcom badać procesy ewolucyjne zachodzące ponad cztery miliardy lat temu. Historia syntezy białek i prastare ekosystemy Okazuje się, że niektóre paralogi biorą udział w procesie translacji, czyli syntezy białek na podstawie informacji zawartych w kodzie genetycznym, a konkretnie w mRNA. To proces, który uznaje się za najstarszy zachowany do dziś mechanizm molekularny. Szczególną uwagę naukowców przykuwają „przodkowie” kluczowych enzymów, tzw. syntetaz aminoacylo-tRNA. Odpowiadają one za precyzyjne łączenie aminokwasów (budulca białek) z odpowiednim transportowym RNA. Ich odkrycie sugeruje, że najwcześniejsze formy życia potrafiły włączać aminokwasy do genetycznie kodowanych białek znacznie wcześniej, niż przypuszczano. Powstanie dzisiejszego, „nowoczesnego” kodu genetycznego było więc złożonym procesem ewolucyjnym, obejmującym wiele mechanizmów. Sugeruje to, że świat przed LUCA był znacznie bardziej zaawansowany biologicznie, niż dotychczas sądzono. Genetyczna archeologia Odtworzenie pełnego obrazu genomu LUCA i jego poprzedników to jednak zadanie karkołomne, jeśli nie niemożliwe. Wiele z pierwotnych paralogów zostało bezpowrotnie utraconych, na przykład w wyniku horyzontalnego transferu genów – powszechnego u bakterii procesu wymiany materiału genetycznego. Ewolucja skutecznie zaciera ślady pierwotnego pochodzenia wielu białek. Z tego powodu większość rodzin białek obecnych u LUCA może być już niewykrywalna za pomocą standardowych analiz filogenetycznych. Każda zidentyfikowana sekwencja staje się niezwykle cenna. Jak podkreśla Fournier, musimy wydobyć z tych nielicznych „genetycznych świadków” jak najwięcej, by zrozumieć, jak z prostych korzeni wyrosło całe bogactwo dzisiejszego życia. Źródło: Cell Genomics Nasza autorka Magdalena Rudzka Redaktorka i wydawczyni National-Geographic.pl. Wcześniej związana m.in. z National Geographic Traveler i magazynem pokładowym PLL LOT Kaleidoscope. Z wykształcenia humanistka (MISH i SNS PAN), ale to przyroda stanowi jej największą pasję. Szczególnie bliskie są jej ekosystemy słodkowodne, a prawdziwym „konikiem” są ryby. W National-Geographic.pl pisze o swoich przyrodniczych pasjach, nauce i medycynie. Prywatnie ceni sobie podróże po nieoczywistych kierunkach, ze szczególnym sentymentem do Europy Środkowej i Wschodniej.
Życie, które czeka na przebudzenie. Pod dnem oceanu żyją „uśpione” organizmy, które przygotowują się na powrót
Pod powierzchnią Ziemi kryje się królestwo nieodkrytego, mikroskopijnego życia. Mieszkają tam organizmy, które potrafią spać przez setki tysięcy, a nawet miliony lat. Naukowcom wydaje się, że czekają na przebudzenie… tylko co ma je obudzić?
Istoty wewnątrzziemskie (z ang. intraterrestrials), żyjące pod skorupą Ziemi, są w stanie przetrwać nawet najtrudniejsze warunki na naszej planecie. Nie zauważają zmian pór roku, mijających lat czy tysiącleci. Naukowcy coraz śmielej badają koncepcję ewolucji życia, które może przetrwać w uśpieniu miliony lat. Czym są mikroby podpowierzchniowe? Mikroby podpowierzchniowe to mikroskopijne organizmy żyjące głęboko pod powierzchnią Ziemi. Intraterrestrials znajdziemy tak naprawdę na całym świecie – naukowcy co rusz trafiają na nie w osadach morskich znajdujących się pod dnem oceanu. Szczególnie bogata w te uśpione mikroby jest dolina ryftowa pomiędzy Amerykańską i Euroazjatycką płytą tektoniczną biegnąca przez Islandię – to w wyniku zachodzących w niej procesów obserwujemy na wyspie m.in. aktywność wulkaniczną. Istoty wewnątrzziemskie są w stanie przetrwać w ekstremalnych warunkach – całkowicie pozbawionych światła słonecznego, z ograniczonym dostępem do pożywienia i tlenu. To życie funkcjonuje w stanie niemal całkowitej bezczynności, ale wciąż pozostaje żywe. Jak to możliwe i jaki w tym cel? Nie rosną i się nie rozmnażają, a żyją miliony lat Podziemne mikroby nie rozmnażają się ani nie rosną nawet przez miliony lat. Musiały ewolucyjnie przystosować się do rodzaju „hibernacji” – biologicznego letargu, który pozwala im czekać na dogodne warunki. Naukowców fascynuje ta niezwykła zdolność. Zaobserwowali oni, że mikroorganizmy potrafią utrzymać ultraspowolniony metabolizm i wykazują zdolność do bardzo rzadkich podziałów komórkowych. To wszystko może jednak zmienić się w mgnieniu oka. Odkrył to japońsko-amerykański zespół, który wybudził mikroby uwięzione w osadach dna morskiego przez nawet 100 mln lat. Dostarczenie tlenu oraz pożywienia skutkowało wznowieniem podziałów komórkowych. Na co czekają podziemne mikroby? W przeciwieństwie do organizmów powierzchniowych, których cykl życiowy jest związany z dobowymi lub sezonowymi zmianami środowiska, mikroby z głębin mogą „czekać” na odpowiedni impuls. Tymi zmianami mogą być wybuchy wulkanów, trzęsienia ziemi, ruchy płyt tektonicznych czy osunięcia. Takie zdarzenia mogą przemieszczać warstwy osadów, dostarczając uśpionym organizmom nowych źródeł pożywienia i pozwalając im wznowić aktywność. To swoisty mechanizm „przebudzenia” – podobny do tego, który pozwala nasionom roślin czekać w glebie na odpowiednie warunki, by wykiełkować. Darwinowska teoria ewolucji nie ma na nie wpływu? Klasyczna darwinowska teoria ewolucji zakłada, że zmiany zachodzą poprzez rozmnażanie i mutacje. Jednak jeśli mikroorganizmy nie rozmnażają się przez miliony lat, jak może działać ewolucja? Naukowcy sugerują, że te mikroby mogą posiadać przystosowania, które pozwalają im nie tylko przetrwać, ale też uzyskać przewagę, gdy warunki ulegną zmianie. W momencie, gdy mikroby wracają do bardziej przyjaznego środowiska – np. na powierzchnię osadów morskich – mają możliwość wzrostu i przekazania swoich genów kolejnym pokoleniom. W ten sposób adaptacje związane z długotrwałym uśpieniem mogą się utrwalić w populacji. Musimy zredefiniować swoją wiedzę Co naprawdę oznacza więc „przystosowanie” w przypadku organizmów, które rozmnażają się przez całe eony? Czy możemy mówić o doborze naturalnym w przypadku mikrobów, które nie wykazują aktywności biologicznej przez większość swojego istnienia? Istoty wewnątrzziemskie wymykają się klasycznym definicjom życia, uświadamiając nam, że Ziemia wciąż skrywa – chociaż uśpione i głęboko zakopane – tajemnice. Źródła: Princeton Univeristy Press, Nature Communications, The University of Rhode Island Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Eksperci ostrzegają: z błonnikiem popełniamy jeden podstawowy błąd
Błonnik od lat uznawany jest za jeden z najważniejszych składników zdrowej diety, ale eksperci podkreślają, że problemem nie zawsze jest jego ilość. Coraz więcej badań pokazuje, że kluczowe znaczenie ma różnorodność błonnika oraz to, jak oddziałuje on z mikrobiomem jelitowym.
Spis treści: Nie każdy błonnik działa tak samo Rola błonnika w mikrobiomie i odporności Czy suplementy błonnika to dobre rozwiązanie? Mimo dziesięcioleci zaleceń żywieniowych błonnik wciąż należy do składników, których w diecie brakuje najczęściej – zwłaszcza w Stanach Zjednoczonych. Według amerykańskiego Departamentu Rolnictwa nawet 97 procent Amerykanów spożywa mniej niż zalecana dzienna ilość, czyli 25–34 gramy błonnika dla osób dorosłych. – To składnik odżywczy ważny dla zdrowia publicznego – mówi Hannah Holscher, profesor żywienia na University of Illinois Urbana-Champaign. – Zdecydowana większość ludzi go nie je… a to prawdopodobnie sprzyja rozwojowi chorób przewlekłych. Nie oznacza to jednak, że rozwiązaniem jest stosowanie suplementów. Eksperci podkreślają, że korzyści zdrowotne zależą od rodzaju błonnika, jego formy oraz tego, jak oddziałuje z układem trawiennym. Oto, co warto wiedzieć. Nie każdy błonnik działa tak samo Wbrew temu, co mogą sugerować etykiety, błonnik pokarmowy nie jest jednym, jednolitym składnikiem. – Błonnik to w gruncie rzeczy pojęcie parasolowe, obejmujące wiele różnych typów węglowodanów złożonych – wyjaśnia Holscher. – Ponieważ rodzajów błonnika jest tak dużo, działają one różnie, zależnie od pochodzenia. Część zamieszania wynika z tego, że „błonnik” podany na etykiecie nie zawsze mówi, jak zachowa się on w organizmie. Naukowcy zwykle dzielą błonnik na dwie główne kategorie – rozpuszczalny i nierozpuszczalny. Kryterium jest to, jak zachowuje się w wodzie i w jelitach. Błonnik rozpuszczalny, na przykład beta-glukany obecne w pełnych ziarnach, takich jak owies, tworzy lepki żel. Taka substancja wiąże cholesterol, spowalnia trawienie, zwiększa uczucie sytości i ogranicza gwałtowne skoki poziomu cukru we krwi. Błonnik nierozpuszczalny, jak celuloza występująca w orzechach i roślinach strączkowych, działa mechanicznie. Ułatwia przesuwanie się treści pokarmowej i przyspiesza pasaż jelitowy. Choć oba typy działają inaczej, oba są ważne w zdrowej diecie. Rola błonnika w mikrobiomie i odporności Poza samym trawieniem błonnik odgrywa kluczową rolę zdrowotną, ponieważ wspiera nasz mikrobiom jelitowy. Niektóre frakcje błonnika – głównie rozpuszczalne – są fermentowalne. To znaczy, że bakterie w jelicie grubym potrafią je rozkładać. Mikroby nie tylko pomagają rozłożyć błonnik, którego sami nie jesteśmy w stanie strawić, jak inulina obecna w korzeniu cykorii. Wytwarzają też metabolity, przede wszystkim krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA). Związki te zmniejszają stan zapalny i regulują odpowiedź układu odpornościowego. – Wiele tak zwanych chorób Zachodu to rozregulowanie odporności w kierunku stanu zapalnego – mówi Erica Sonnenburg, starsza badaczka na Uniwersytecie Stanforda. Niedobór błonnika zwiększa ryzyko rozwoju przewlekłych chorób zapalnych, takich jak choroba Crohna czy wrzodziejące zapalenie jelita grubego. Może też wiązać się z chorobami autoimmunologicznymi, a nawet alergiami. Z kolei dieta bogata w błonnik sprzyja utrzymaniu zdrowszej masy ciała. Pojawiające się badania sugerują również, że błonnik może łagodzić wpływ mikroplastiku w organizmie. Według Katrine Whiteson błonnik tworzy ochronną „matrycę”, która pomaga usuwać toksyny. Czy suplementy błonnika to dobre rozwiązanie? Nie jest przypadkiem, że wraz z nowoczesną dietą w USA spożycie błonnika spadło. – W krajach uprzemysłowionych, gdy jemy coraz więcej żywności przetworzonej, błonnik znika z diety – wyjaśnia Whiteson. Podczas przetwarzania często usuwa się składniki bogate w błonnik, by poprawić teksturę i trwałość produktów. Żeby „załatać” lukę, na rynek trafiła fala suplementów błonnika. Ich producenci obiecują wsparcie trawienia, ale wyniki badań są mieszane i zależą od rodzaju błonnika oraz osoby, która go przyjmuje.– Mikrobiom każdej osoby jest unikatowy i zmienny – mówi Sonnenburg. Dodaje, że brakuje badań klinicznych, które jednoznacznie potwierdzały skuteczność suplementów. Skoncentrowany błonnik bywa trudniejszy do tolerowania i może powodować wzdęcia lub biegunkę. Eksperci podkreślają, że pełnowartościowe produkty roślinne dostarczają błonnika w korzystniejszej formie. – Dostajesz cały „pakiet” składników – mówi Holscher – a nie tylko pojedyncze włókno. Źródło: National Geographic
Niewidzialny wróg Rzymian. Naukowcy odkryli go w ściekach starożytnego fortu
Rzymscy żołnierze na Murze Hadriana nie walczyli tylko z wrogami z północy. W ich własnych brzuchach czaili się niewidzialni napastnicy. Nowe odkrycie z północnej Anglii pokazuje mroczne kulisy życia legionisty.
Naukowcy z Cambridge i Oksfordu postanowili sprawdzić, na co chorowali mieszkańcy rzymskiego fortu Vindolanda. Znajdował się on kilkanaście kilometrów od Muru Hadriana, który odgraniczał północne rubieże Cesarstwa Rzymskiego od barbarzyńców, wojowniczych Kaledończyków. Od I do początku V w. n.e. Imperium Rzymskie zajmowało duże tereny obecnej Wielkiej Brytanii. Vindolanda był jednym z wieli fortów, którego żołnierze w momencie zagrożenia obsadzali Mur Hadriana. „Skarb” w rzymskim ścieku Od wielu dekad trwają szeroko zakrojone wykopaliska na terenie Vindolanda. Stanowisko archeologiczne położone jest w północnej Anglii, na zachód od Newcastle upon Tyne. Cechuje je wilgotna gleba. A to archeolodzy bardzo lubią – dzięki temu świetnie zachowują się zabytki organiczne. W ten sposób do naszych czasów przetrwały całkiem nieźle również relikty słynnego Biskupina. W rzymskim forcie wilgoć zakonserwowała na przykład setki starożytnych butów. Tym razem badacze Vindolanda, zamiast szukać tylko złota czy monet, skupili się na osadach z kanału ściekowego łaźni z III wieku n.e. Pobrali oni 50 próbek czarnego i szarego błota z rur, którymi niegdyś spływały nieczystości z latryn. W kanale znaleziono nie tylko paciorki i ceramikę, ale przede wszystkim setki jaj pasożytów. Jak one wpływały na życie ludzie? Naukowcy opisali to na łamach czasopisma „Parasitology”. Kilka pasożytów i jednak wyjątkowa „niespodzianka” Naukowcy użyli nowoczesnych mikroskopów oraz specjalnych testów molekularnych o nazwie ELISA. Te ostatnie działają jak wykrywacz kłamstw dla białek – potrafią wyłapać ślady pasożytów, których nie da się zobaczyć pod standardowym mikroskopem. W kanale ściekowym rzymskiego fortu wykryto trzy rodzaje pasożytów jelitowych. Są to: glista ludzka (Ascaris sp.); włosogłówka (Trichuris sp.); Giardia duodenalis – mikroskopijny pierwotniak. Odkrycie Giardia duodenalis jest szczególnie istotne, ponieważ stanowi pierwszy dowód na obecność tego pasożyta w rzymskiej Brytanii. Wszystkie wymienione gatunki rozprzestrzeniały się drogą fekalno-oralną, zazwyczaj przez zanieczyszczoną wodę i żywność. – Trzy rodzaje pasożytów, które znaleźliśmy, mogły prowadzić do niedożywienia i wywoływać biegunkę u niektórych rzymskich żołnierzy – powiedziała dr Marissa Ledger, która kierowała częścią badania w ramach swojej pracy doktorskiej na Wydziale Archeologii Uniwersytetu Cambridge. Życie na granicy Imperium Dlaczego te znaleziska są tak ważne dla historyków? Opowiadają one nam one brutalną prawdę o higienie (a może jej braku?) w rzymskim wojsku. Wszystkie te pasożyty rozprzestrzeniały się przez zanieczyszczoną wodę, jedzenie lub brudne ręce. Mimo że Rzymianie budowali wspaniałe łaźnie i systemy kanalizacyjne, ich wspólne latryny nie chroniły przed infekcjami. Ludzie zarażali się tam nawzajem, korzystając z tych samych udogodnień. Lekarze w forcie byli w tamtych czasach niemal bezradni. Nie mieli leków, które mogłyby skutecznie wybić te pasożyty, więc infekcje mogły trwać tygodniami, a nawet latami. Żołnierze cierpieli na niedożywienie, bolesne skurcze brzucha i drastyczną utratę wagi. Osłabiony organizm legionisty był mniej zdolny do walki i ciężkiej służby na chłodnej północy. Mniejszy fort – mniej zagrożeń? Co ciekawe, w dużych miastach rzymskich, jak Londyn czy York, ludzie byli nękani przez większą liczbę pasożytów, na przykład tasiemce pochodzące z ryb lub mięsa. W wojskowym forcie Vindolanda dominowały głównie te „toaletowe” pasożyty. Pokazuje to, że życie na granicy imperium było walką nie tylko z barbarzyńcami, ale też z niewidzialnym wrogiem, który czaił się w misce z jedzeniem i w rzymskich wodociągach. Źródło: Parasitology Nasz autor Szymon Zdziebłowski Dziennikarz naukowy i podróżniczy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. dwa przewodniki turystyczne po Egipcie, a ostatnio – popularnonaukową książkę „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” o największej egipskiej piramidzie. Miłośnik niewielkich, lokalnych muzeów. Uwielbia długie trasy rowerowe, szczególnie te prowadzące wzdłuż rzek. Lubi poznawać nieznane zakamarki Niemiec, zarówno na dwóch kółkach, jak i w czasie górskiego trekkingu.
Mikrobiota jelitowa jest ważna - ale która dokładnie? Powstał ranking najzdrowszych bakterii
Mikroorganizmy w naszych jelitach to klucz do zdrowia – ale które gatunki najsilniej działają na naszą korzyść? Naukowcy zbadali ponad 34 tysiące osób, 661 gatunków bakterii i stworzyli wyczerpujący ranking.
Nowe, gruntowne badanie, opublikowane właśnie w prestiżowym „Nature” znacząco poszerza wiedzę o ludzkim mikrobiomie jelitowym. Naukowcy przeanalizowali dane ponad 34 500 osób z USA i Wielkiej Brytanii. Powiązali skład ich mikrobiomu z dietą oraz szeregiem markerów zdrowotnych, takich jak BMI, poziom trójglicerydów, glukozy i hemoglobiny glikowanej (HbA1c). Dane pochodziły z programu Zoe PREDICT, jednego z największych projektów badających zależności między dietą, mikrobiomem a zdrowiem. Udało się z nich wyczytać, które gatunki bakterii jelitowych najbardziej nam służą. Jak tworzono ranking bakterii? Przebadano aż 661 gatunków bakterii jelitowych z użyciem technik AI. Na tej podstawie stworzono dwa rankingi: „ZOE Microbiome Health Ranking 2025” oraz „Diet Ranking 2025”, oceniające każdy z gatunków w skali od 0 do 1. Wynik bliższy zeru oznacza korzystny związek z dobrymi wskaźnikami zdrowotnymi, natomiast bliższy jedności – związek niekorzystny. Autorzy badania stworzyli ranking 50 najbardziej „zdrowych” i 50 najbardziej „niezdrowych” gatunków bakterii. Mikrobiom to lustro naszego zdrowia Analiza wykazała, że osoby o prawidłowej masie ciała miały średnio o 5,2 więcej korzystnych gatunków w jelitach niż osoby z otyłością. U osób zdrowych stwierdzano więcej mikroorganizmów korzystnych i mniej niekorzystnych. Oznacza to, że profil mikrobioty silnie koreluje z kondycją metaboliczną i ogólnym stanem zdrowia. Badacze powiązali też zmiany w mikrobiomie z dietą. W dwóch eksperymentach wchodzących w skład obszernego badania, uczestnicy stosowali spersonalizowany program żywieniowy lub przyjmowali mieszankę prebiotyków. W obu grupach doszło do wyraźnego wzrostu liczby korzystnych bakterii oraz spadku udziału niekorzystnych. Gwiazdy zdrowia: które bakterie są najkorzystniejsze? U osób z powyższych eksperymentów najbardziej zwiększały się populacje m.in. Bifidobacterium animalis – bakterii obecnej w produktach mlecznych. Rosły w siłę także niektóre bakterie z rodziny Lachnospiraceae i gatunek Ruminococcus hominis. Te mikroorganizmy wcześniej kojarzono głównie z dietą roślinną. Najsilniejszy związek z dobrymi wskaźnikami zdrowotnymi miały między innymi bakterie z rodzajów Ruminococcus i Clostridium, rodziny Lachnospiraceae i gatunku Faecalibacterium prausnitzii. Nowe gatunki bakterii i dalsze badania Ważnym wynikiem badania jest też odkrycie wielu gatunków dotąd niezidentyfikowanych, które okazały się silnie powiązane ze zdrowiem lub dietą. Ich bliższe poznanie będzie wymagało dalszych badań. Choć badanie wykazuje jedynie korelację i nie pozwala ustalić jednoznacznych zależności przyczynowo-skutkowych, ranking może być podstawą dla kolejnych badań. Autorzy podkreślają potrzebę przebadania kolejnych populacji oraz badań interwencyjnych, które mogłyby potwierdzić, czy manipulowanie mikrobiomem faktycznie może poprawiać stan zdrowia. Źródło: Nature Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
„Ognista ameba” z Kalifornii bije światowy rekord. Inne organizmy się gotują – ona kwitnie. Czy takie istoty żyją na innych planetach?
To odkrycie przesuwa granice naszej wiedzy. Jednokomórkowy organizm z Kalifornii to nowy rekordzista w świecie eukariontów. Odkryty w gorących źródłach, nie tylko przeżywa w ekstremalnych temperaturach, ale wręcz ich potrzebuje do życia.
Najodporniejsze znane zwierzęta to niesporczaki – jednak ekstremalne warunki potrafią przeżyć tylko zapadając w stan anabiozy (pozornej śmierci). Ale na Ziemi żyją też organizmy, które w wysokich temperaturach kwitną, a nawet się rozmnażają. Właśnie odkryto kolejnego rekordzistę. Jego łacińska nazwa oznacza „ognistą amebę z Gór Kaskadowych”. Ten jednokomórkowy organizm żyjący w Parku Narodowym Lassen Volcanic w Kalifornii jest niesamowicie wytrzymały. Okazało się, że potrafi rosnąć i dzielić się w najwyższych temperaturach wśród wszystkich znanych nauce eukariontów (organizmów posiadających jądro komórkowe). Organizm, który nie tylko znosi ciepło – on go potrzebuje Według artykułu opublikowanego w serwisie preprintów „bioRxiv”, organizm nazwany Incendiamoeba cascadensis rośnie i dzieli się w temperaturach dochodzących do 63 st. Celsjusza, co czyni go najbardziej odpor­nym na ciepło eukariontem na Ziemi. To nie wszystko – on wręcz potrzebuje wysokich temperatur, by rosnąć. Jego wzrost zaczyna się dopiero powyżej 42 st. C., co czyni go tzw. obligatoryjnym termofilem – organizmem wymagającym wysokich temperatur. Eukarionty są delikatne? Nie w tym przypadku To odkrycie mocno zmienia naszą wiedzę biologiczną. Dotychczas uważano, że eukarionty są zbyt delikatne, by funkcjonować w takich warunkach. W przeciwieństwie do prostych, odpornych prokariontów (bakterii i archeonów), komórki eukariotyczne zawierają jądra, organelle i wrażliwe błony. Dlatego zdolność I. cascadensis do przetrwania w takiej temperaturze to biologiczna sensacja. Historia odkrycia „ognistej ameby” i jej supermocy Naukowcy znaleźli ją w próbkach pobranych w latach 2023–2025 – występowała w 14 z 20 badanych lokalizacji. Potem przyszedł czas na badania w laboratorium. Hodowano ją w kulturach z dodatkiem ziaren pszenicy, by rozwijały się bakterie będące jej pożywieniem. Następnie przetestowano jej tolerancję cieplną w 17 zakresach temperatur od 30 do 64°C. Wyniki były zaskakujące. Poniżej 42 st. C. organizm w ogóle nie rósł. Najlepiej rozwijał się przy 55–57 st. C. Ale to nie była granica jego wytrzymałości – podziały komórkowe obserwowano nawet przy 58 i 63 stopniach! Granice wytrzymałości nowego organizmu – czy mógłby przeżyć w kosmosie? W 64 stopniach ameba nadal wykazywała ruch, bijąc rekord eukariontów (57 st. C.) należący do Echinamoeba thermarum i obalając uznawaną od lat barierę 60°C. Dopiero przy 66°C zaczęła tworzyć przetrwalniki (formy ochronne). Co ciekawe, tworzyła je także przy 25 st. C. – temperaturze dla większości eukariontów komfortowej, a dla niej zbyt niskiej. Jej ruch ustawał dopiero przy 70 st. C., ale można ją było „ożywić”, gdy temperaturę obniżono. Ostatecznie ginęła dopiero przy 80 stopniach. Sekwencjonowanie genomu I. cascadensis wykazało obecność mechanizmów obrony przed wysoką temperaturą: szybkich ścieżek sygnalizacyjnych, rozbudowanych białek odpornych na ciepło. Niemal identyczne sekwencje DNA odnaleziono w próbkach ze strefy wulkanicznej Taupō w Nowej Zelandii, co sugeruje, że ten sam gatunek lub jego bliski krewniak może występować globalnie. Odkrycie I. cascadensis ma znaczenie nie tylko dla ziemskiej biologii i ewolucji – także dla oceny potencjalnego życia pozaziemskiego. Jak podkreślają autorzy badania, odkrycie „podważa dotychczasowe paradygmaty” i rodzi nowe pytania o maksymalne możliwości organizmów żywych. Źródło: bioRxiv Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Naukowcy budzą mikroby uwięzione pod lodem. „W żadnym wypadku nie są martwe”
To nie scenariusz filmu sci-fi, a rzeczywistość. Naukowcy naprawdę budzą do życia starożytne organizmy, które od 40 000 lat uwięzione były w lodzie. Wykorzystali zamarznięte cmentarzysko, na którym szczątki bakterii, zwierząt i roślin utknęły w czasie.
Geolodzy i biolodzy z Uniwersytetu Kolorado w Boulder wskrzesili do życia starożytne mikroby, które utknęły w lodzie około 40 000 lat temu. Niegdyś spokojnie śpiące organizmy wydobyli z wiecznej zmarzliny, czyli mieszanki gleby, lodu i skał, która pokrywa niemal jedną czwartą lądu na półkuli północnej. Niegdyś, bo wróciły do życia. Życie wydobyte z lodu Naukowcy odkryli, że chociaż mikroby po rozmrożeniu z wiecznej zmarzliny potrzebują odrobiny czasu, to po kilku miesiącach zaczynają tworzyć kwitnące kolonie. Swoje odkrycie opublikowali w czasopiśmie „Journal of Geophysical Research: Biogeosciences”. – To w żadnym wypadku nie są martwe próbki – mówi Tristan Caro, były student geologii i główny autor badania. Opisuje, że są w stanie wrócić do sprawności i stworzyć bujne środowisko, które rozkłada materię organiczną i uwalnia jej składniki w postaci dwutlenku węgla. Uwolnione mikroby mogą niszczyć planetę Cud życia to jedno, ale badacze przejmują się czymś innym – uwolnione spod lodu mikroby zaczną uwalniać do atmosfery tony dwutlenku węgla i metanu, dwóch silnych gazów cieplarnianych. Obawiają się, jak rozmrożenie zamarzniętej ziemi, w której zmagazynowane są tony węgla, wpłynie na ekologię tych regionów i tempo zmian klimatycznych. Jak naukowcy tego dokonali? Żeby sprawdzić, czy mikroby rozmrożone z wiecznej zmarzliny mogą wrócić do życia, naukowcy udali się do wyjątkowego tunelu Permafrost Tunnel, należącego do Korpusu Inżynieryjnego Armii Stanów Zjednoczonych. To placówka w centrum Alaski, pozwalająca zejść 107 metrów w głąb zamarzniętego gruntu. W środku można zobaczyć wystające z lodu kości starożytnych bizonów i mamutów, ale nie na tym zależało badaczom. Pobrali próbki wiecznej zmarzliny sprzed dziesiątek tysięcy lat ze ścian tunelu a następnie poddali je inkubacji w wodzie o temperaturach około 4 i 12 stopni Celsjusza. Może się to wydawać mało, ale dla Arktyki to wrzątek. Nie była to zwykła woda: wykorzystali tzw. ciężką wodę, złożoną z ciężkich atomów izotopu wodoru (deuteru). To pozwoliło dokładnie śledzić, jak mikroby wracały do życia. Wskrzeszenie starożytnych organizmów W pierwszych miesiącach inkubacji kolonie rosły niezwykle powoli – jakby nie mogąc obudzić się ze snu. Dla porównania, w warunkach laboratoryjnych większość bakterii może całkowicie odrodzić się w ciągu kilku godzin. Nie dawało to więc owocnych rezultatów. Wszystko zmieniło się po pół roku. Nastąpiło nagłe przebudzenie, a niektóre kolonie bakterii wytworzyły nawet lepkie struktury, które można było zobaczyć gołym okiem. Zdawały się budzić znacznie szybciej w wyższych temperaturach. Oznacza to, że w rzeczywistych warunkach po fali upałów może minąć kilka miesięcy, nim mikroby spod wiecznej zmarzliny zaczną emitować do powietrza duże ilości gazów cieplarnianych. A my możemy to przegapić. Mimo tego, że badane bakterie prawdopodobnie nie mogłyby zarażać ludzi, zespół naukowców trzymał je w szczelnych komorach. Też jesteśmy zdania, że lepiej dmuchać na zimne. Źródło: JGR Biogeosciences Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Nie z tego świata. Gdzie szukać organizmów pozaziemskich?
Jeżeli naukowcy mają rację, kosmos wokół nas tętni życiem. Już nie tylko Mars, ale również Wenus, Enceladus czy Ceres powinny znaleźć się na liście do sprawdzenia.
Spis treści: Wenus – mikroby w chmurach? Ceres – świat lodowych wulkanów Enceladus – księżyc z pióropuszami Największa z tajemnic, która czeka na wyjaśnienie Miałem na tym punkcie obsesję przez wiele lat – mówi Chris McKay, planetolog z NASA. – Szukanie życia na Marsie całkowicie mnie uwiodło, poświęciłem mu większość kariery zawodowej. Czas jednak porzucić tę pierwszą miłość. Dlaczego? Zakurzony, jałowy, pełen monotonnych krajobrazów glob – obiekt adoracji McKaya – ciągle nie spełnia pokładanych w nim nadziei. Na Czerwoną Planetę poleciał już Perseverance. To łazik zaprojektowany i wyposażony specjalnie pod kątem poszukiwania śladów biologicznych pozostałych po potencjalnych marsjańskich mikroorganizmach. Czy jednak zostaną znalezione? Naukowcy coraz mniej mają ochotę gdybać na ten temat. Natomiast coraz częściej dochodzą do wniosku, że życia w Układzie Słonecznym należy szukać również gdzie indziej. W miejscach, w porównaniu z którymi Mars wydaje się tętniącą życiem amazońską puszczą. Wenus – mikroby w chmurach? Ciśnienie 90 razy większe niż na Ziemi, temperatura przekraczająca 450 st. C. To warunki zabójcze nie tylko ziemskich mikroorganizmów, ale również najbardziej wytrzymałych urządzeń badawczych. Najmocniejsze z nich – sonda Wenera 13 wysłana w 1982 r. przez radzieckich naukowców – działało na Wenus przez 127 minut. Dłużej na powierzchni najbliższego nam globu nie przetrwała dotychczas żadna ziemska maszyna. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/w-atmosferze-wenus-jest-tlen-czy-to-oznacza-ze-moze-tam-byc-rowniez-zycie-ryc-shutterstock-f231797.jpg" width="938" height="391" alt="W atmosferze Wenus jest tlen. Czy to oznacza, że może tam być również życie? (Ryc. Shutterstock)" title="W atmosferze Wenus jest tlen. Czy to oznacza, że może tam być również życie? (Ryc. Shutterstock)" /> Nic dziwnego, że o życiu na Wenus nie może być mowy. Ale nad Wenus – już tak. Na pozór wydaje się to niemożliwe. Atmosfera tej planety mogłaby wystraszyć biblijnych potępionych: nad globem unosi się warstwa chmur grubości 250 km, które składają się z kropel kwasu siarkowego. Chmury te są tak gęste, że zatrzymują całe światło słoneczne, mimo że po niebie przetaczają je potężne wichury. Sonda Venus Express, ostatnia, która zanurzyła się w atmosferę Wenus, oszacowała ich prędkość na 400 km/godz. Na dodatek na niektórych wysokościach z chmur padają żrące deszcze. Warunki do życia A jednak w chmurach Wenus istnieje miejsce, gdzie mogłoby utrzymać się życie. Na wysokościach ok. 45–60 km ciśnienie odpowiada ziemskiemu (1 atmosfera), a temperatura oscyluje wokół 60 stopni Celsjusza. Z tym fragmentem troposfery Wenus wiąże się też licząca prawie wiek naukowa tajemnica. – Nad Wenus od czasu do czasu pojawiają się ciemne plamy widoczne w ultrafiolecie – opowiada prof. Sanjay Limaye, planetolog z University of Wisconsin. – Są widoczne przez kilka dni, w tym czasie zmieniają kształt i kontrast, po czym znikają. Co to jest? Naukowcy głowili się nad tym przez lata. Uważano, że tajemnicze plamy mogą być efektem reakcji chemicznych z udziałem związków siarki, jakie zachodzą kilkadziesiąt kilometrów nad Wenus. Nie wyjaśniało to jednak zaskakujących cech zjawiska – plamy pojawiają się bowiem okresowo niczym wykwity alg na jeziorach i morzach na Ziemi. Siarka i żelazo Na trop właściwego rozwiązania wpadł dr Grzegorz Słowik z Uniwersytetu Zielonogórskiego. – W grudniu 2014 r. podczas warsztatów kosmicznych organizowanych przez Europejską Agencję Kosmiczną spotkałem prof. Limaye – mówi. – Wspomniałem mu wówczas o moich badaniach bakterii Thiobacillus ferrooxidans. Bakteria ta ma niezwykłe cechy – jej metabolizm oparty jest na utlenianiu związków siarki i żelaza, których obecność wykryto nad Wenus. Zdaniem dr. Słowika podobne do niej mikroorganizmy mogłyby przetrwać w chmurach Wenus i odpowiadać za pojawiające się na nich plamy. Ta rewolucyjna teoria, opisana przez prof. Limaye, dr. Słowika i innych autorów, została opublikowana w piśmie „Astrobiology”. Jak sprawdzić, czy nad Wenus faktycznie może istnieć życie? – Zrobimy to dopiero wtedy, gdy pobierzemy i przebadamy próbki chmur Wenus na różnych wysokościach w ciągu dnia i nocy – tłumaczy Sanjay Limaye. Może do tego posłużyć VIMP (ang. Venus Atmospheric Maneuverable Platform) – pojazd, który ma łączyć cechy samolotu i sterowca. Ceres – świat lodowych wulkanów 22 marca 1998 r. kilkunastu chłopców grało w koszykówkę w liczącym osiem tysięcy mieszkańców Monahans w Teksasie. O siódmej wieczorem usłyszeli świst i huk. Jeden spostrzegł, że niedaleko placu do gry upadł kawałek skały wielkości ludzkiej pięści. Gdy chłopcy go dotknęli, był jeszcze ciepły. Meteoryt trafił najpierw w ręce strażaków, a następnie naukowców. Ci przez następnych 20 lat badali go za pomocą coraz bardziej zaawansowanych narzędzi. W końcu specjaliści z Berkeley National Laboratory na łamach „Science Advances” ogłosili, że skała z Teksasu (i inne, które w tym samym czasie spadły na Ziemię, np. w Maroku w sierpniu 1998 r.) zawiera zarówno wodę, jak i złożone związki organiczne, takie jak węglowodory i aminokwasy. To mieszanka podstawowych składników życia. – Nasze wyniki sugerują, że ta materia organiczna pochodzi z ciała niebieskiego, które zawiera lub zawierało w przeszłości duże ilości wody – mówi Yoko Kebukawa Narodowego Uniwersytetu w Jokohamie, która analizowała meteoryty w Berkeley. Jaki to glob? – Przypuszczalnie planetoida Ceres – odpowiada badaczka. Planetoida z wodą Ceres to królowa pustki, rozciągającej się między Marsem a Jowiszem. Jak na królową przystało, otacza ją aura tajemnicy. Przypuszcza się, że składa się ze skalnego jądra i warstwy lodu lub nawet oceanu ciekłej wody. Mógł on powstać na skutek działania ciepła wydzielanego wewnątrz planetoidy w czasie jej ewolucji – być może to ciepło nadal promieniuje i zapewnia Ceres energię. Glob ten jest tak ciekawy, że naukowcy zdecydowali się wysłać tam sondę Dawn. Badała ona planetoidę w 2015 i 2016 r. Analiza wykonanych przez nią zdjęć wykazała, że Ceres prawdopodobnie kryje aktywne kriowulkany, które wyrzucają w przestrzeń parę wodną i lód. Największego odkrycia dokonano jednak w kraterze Ernutet. Na zdjęciach wykonanych przez Dawn geolodzy zidentyfikowali skupiska związków organicznych – tholinów. Według niektórych naukowców to właśnie przyniesione przez komety tholiny mogły być źródłem substancji organicznych, z których na Ziemi rozwinęło się życie. „Ponieważ Ceres jest planetą karłowatą, która nadal może emitować ciepło z okresu kształtowania się, a być może nawet posiada podziemny ocean, istnieje prawdopodobieństwo, że rozwinęły się na niej prymitywne mikroorganizmy” – napisał Michael Küppers, planetolog z Europejskiej Agencji Kosmicznej w „Science”. „Tym samym Ceres dołącza do Marsa i księżyców gazowych gigantów Układu Słonecznego, mogących być schronieniem dla życia”. Enceladus – księżyc z pióropuszami Trwało to tylko kilkadziesiąt sekund, a jednak dostarczyło przesłanek, które uwiodły Chrisa McKaya i kazały mu zapomnieć o Marsie. W październiku 2015 r. sonda Cassini przeleciała zaledwie 50 km nad powierzchnią Enceladusa. Na niecałą minutę zanurzyła się wówczas w wodny pióropusz, który księżyc Saturna wypluwa z siebie w przestrzeń kosmiczną. To chwilowe nurkowanie przyniosło serię zaskakujących informacji o największym konkurencie Czerwonej Planety do miana najbardziej prawdopodobnego schronienia dla życia w Układzie Słonecznym. Enceladus nie imponuje rozmiarami. Jest o wiele mniejszy od ziemskiego Księżyca – ma średnicę tylko 500 km. Już Voyagery odkryły, że składa się głównie z lodu. W 2005 r. pierwsze zbliżenia sondy Cassini przyniosły rewelację – nad południowym biegunem księżyca kwitną pióropusze lodu i pary wodnej. Dalsze badania wykazały, że z podlodowego oceanu księżyca wydobywają się też m.in. wodór i metan. Co więcej, przypuszcza się, że w niektórych miejscach księżyca płynna woda może znajdować się blisko powierzchni – kolejna przesłanka pozwalająca wierzyć, że na Enceladusie mogą istnieć proste formy życia. Japoński mikrob Spekulacje na ten temat przybrały konkretny kształt. To co dla Wenus zrobił dr. Grzegorz Słowik, dla Enceladusa opracował Simon Rittmann z Uniwersytetu Wiedeńskiego. Rittmann znalazł mianowicie ziemski organizm, który mógłby przetrwać w warunkach panujących pod lodowym płaszczem Enceladusa. Methanothermococcus okinawensis to archeon, czyli prosty jednokomórkowy organizm nieposiadający jądra komórkowego, który nie jest ani bakterią, ani eukariontem (organizmem składającym się z komórek posiadających jądra komórkowe – takim jak np. człowiek). Pochodzi z kominów geotermalnych u wybrzeży Japonii. Rittmann zasymulował fizykochemiczne warunki panujące pod powierzchnią Enceladusa i okazało się, że Methanothermococcus okinawensis jest w stanie się w nich rozwijać. Czerpie bowiem energię z przemiany wodoru cząsteczkowego i dwutlenku węgla w metan. Oczywiście nie oznacza to, że metan odkryty w pióropuszach Enceladusa musi być produkowany przez organizmy żywe. Równie dobrze może pochodzić z kominów geotermalnych. Jednak naukowcy podkreślają, że odkrycia takie jak Rittmanna i dr. Słowika pozwalają myśleć o projektowaniu konkretnych urządzeń badawczych, jakie powinny wchodzić w skład przyszłych misji komicznych. Największa z tajemnic, która czeka na wyjaśnienie Teorie, które leżą u podstaw planowania tych misji i szukania życia w Układzie Słonecznym, pomijają jednak pewien wstydliwy problem. Otóż ciągle brakuje odpowiedzi na wydawałoby się proste pytanie: co to właściwie jest życie? To zaskakujące, ale mimo podejmowanych prób dotychczas nie powstała jedna spójna definicja życia akceptowana przez cały świat naukowy. Na początku XXI w. Międzynarodowe Towarzystwo Badania Początków Życia chciało ją stworzyć, przepytując badaczy z całego świata – w rezultacie uzyskano 78 różnych odpowiedzi. W 1992 r. NASA przyjęła, że życie to „samopodtrzymujący się system chemiczny, zdolny do przemian na drodze ewolucji”. Ujęcie to obejmuje dwie podstawowe cechy życia – zdolność do samopowielania oraz przemiany, wyklucza jednak z grona żywych istot wirusy, które do istnienia wymagają bardziej złożonych organizmów żywych. Jak powstało ziemskie życie? A to zaledwie początek kłopotów. Nie tylko brakuje nam pewności, co nazwać życiem, ale nie mamy też najmniejszego pojęcia, skąd się wzięło na Ziemi. Co konkretnie, na poziomie biochemicznym, działo się w ziemskich oceanach 3,5 mld lat temu? Klasyczną już próbę wyjaśnienia tego podjął w 1953 roku Stanley Miller, doktorant na University of Chicago. Przeprowadził prosty eksperyment – w dwóch kolbach laboratoryjnych zasymulował warunki istniejące na naszej planecie u jej zarania – czyli połączył wodę z mieszaniną metanu, wodoru i amoniaku, a następnie przepuścił przez ten roztwór prąd. Po kilku dniach w kolbach pojawiły się związki organiczne, m.in. aminokwasy. Wydawało się, że zagadka jest rozwiązana, a powstanie życia – banalnie proste. Nic podobnego. Bill Bryson, autor bestsellera „Krótka historia prawie wszystkiego”, w błyskotliwy sposób wyjaśnia, dlaczego od eksperymentu Millera do znanych nam choćby najprostszych organizmów prowadzi droga nieskończonej długości. Aminokwasy łączą się w łańcuchy tworząc białka, których w ludzkim organizmie może być nawet milion. Przeciętne białko składa się z 200 aminokwasów ustawionych jeden po drugim w określonym porządku. Jaka jest szansa, że 20 aminokwasów (tyle ich potrzeba do zbudowania każdego z nas) ustawi się losowo w określonej kolejności? To jeden do 10260. Hemoglobina, stosunkowo małe białko, składa się z 146 aminokwasów – można je ułożyć na 10190 sposobów. Jak pisze Bryson „szansa, że jakiś przypadkowy proces mógł wyprodukować nawet jedno proste białko, wydaje się oszałamiająco znikoma”. Według słynnego porównania astronoma Freda Hoyle’a, równa tej, że szalejąca w składnicy złomu trąba powietrzna zostawi po sobie gotowego do lotu jumbo jeta. A przecież białka to nie wszystko. Do zaistnienia życia musi też powstać nośnik informacji genetycznej (DNA) oraz błona komórkowa. „Każdy, kto odpowiada, że wie, w jaki sposób na jałowej Ziemi około 3,45 mld lat temu powstało życie, jest albo głupcem, albo oszustem” – pisał w 1995 r. Stuart Kauffmann, biolog teoretyk, jeden z najbardziej znanych badaczy początków życia na Ziemi. Ta wielka niewiadoma stanowi mocną przesłankę sugerującą, że w poszukiwaniach życia w kosmosie znajdujemy się na początku drogi. Źródło: archiwum NG
Zacienione kratery na biegunach Księżyca mogą być siedliskiem mikrobów. Jak tam przetrwały?
Zespół naukowców ze Stanów Zjednoczonych i Kanady zbadał prawdopodobieństwo przetrwania i rozwoju drobnoustrojów w obszarach Księżyca zwanych PSR, czyli takich, które nigdy nie są oświetlane bezpośrednio przez Słońce. Tylko skąd na Księżycu miałyby się wziąć mikroby? Zdaniem badaczy, sami je tam dostarczyliśmy.
Spis treści: Układanka życia Miliardy lat cienia Ziemskie życie pozaziemskie Mikrobiologiczny zrzut Dr John Moores jest profesorem nadzwyczajnym w Centrum Badań Nauk o Ziemi i Kosmosie na Uniwersytecie York. To główny autor badania rozważającego, czy w wiecznie zacienionych kraterach usytuowanych na biegunach Księżyca może istnieć mikro-życie. – W 2019 roku brałem udział w badaniu dotyczącym potencjału Księżyca do zachowania skażenia mikrobiologicznego na statkach kosmicznych, prowadzonym przez badacza z Uniwersytetu Florydy, dr Andrew Schuergera – powiedział w rozmowie z The Universe Today dr Moores. Wyjaśnia, że wówczas nie brano pod uwagę PSR-ów, czyli Permanent Shadow Regions. Tym mianem określa się obszary na Księżycu, które nigdy nie są bezpośrednio oświetlane przez Słońce. Dzieje się tak dlatego, że Księżyc ma niewielkie nachylenie osi obrotu względem płaszczyzny ekliptyki. PSRy znajdują się na księżycowych biegunach. Układanka życia – Postanowiliśmy ponownie przyjrzeć się tym regionom. Zdaliśmy sobie sprawę, że mamy wszystkie elementy układanki, których potrzebowaliśmy, aby zrozumieć ich zdolność do zachowania ziemskiego zanieczyszczenia mikrobiologicznego – powiedział dr Moores. Na potrzeby badania naukowcy wykonali serię modeli pozwalających ustalić, czy zmniejszona ilość promieniowania ultrafioletowego (UV) i podwyższone temperatury w PSR mogą umożliwić przetrwanie mikroorganizmów w dwóch kraterach PSR: Shackleton i Faustini. Naukowcy wybrali właśnie te dwa kratery na podstawie wcześniejszych badań obejmujących modelowanie światła wpadającego do kraterów. Co ważne, oba kratery są również celami lądowania dla nadchodzących misji Artemis. Miliardy lat cienia Shackleton i Faustini nie zaznały światła słonecznego przez miliardy lat. Ponieważ Księżyc nie ma atmosfery i jest wystawiony na działanie próżni kosmicznej, kratery Shackleton i Faustini są jak bardzo zimne kieszenie, które według naukowców mogą przechowywać mikroby przez długi czas. – W przestrzeni kosmicznej mikroby są zazwyczaj zabijane przez wysoką temperaturę i promieniowanie ultrafioletowe. Jednak PSR są bardzo zimne i bardzo ciemne. W efekcie są jednym z najbardziej ochronnych środowisk w Układzie Słonecznym dla tych rodzajów drobnoustrojów, które są zwykle obecne na statkach kosmicznych. Żeby było jasne – mikroby te nie mogą tu metabolizować, replikować się ani rosnąć. Jednak prawdopodobnie pozostaną żywotne przez dziesięciolecia, dopóki ich zarodniki nie zostaną zabite przez działanie próżni. Cząsteczki organiczne, które tworzą ich komórki, prawdopodobnie przetrwałyby znacznie dłużej – twierdzi naukowiec. Tylko po co badać te rejony oraz ich ewentualne zanieczyszczenie mikrobiologiczne, skoro wiemy, że te drobnoustroje nie rozwiną się? Głównie ze względu na lód wodny zalegający w kraterach. Lód, które przyszli astronauci mogliby wykorzystać jako źródło wody, paliwa i tlenu. Ziemskie życie pozaziemskie Poza tym tego typu drobnoustroje przywiezione na Księżyc przez ludzi mogą prowadzić do błędów w kwestii znalezienia życia poza Ziemią. – Ludzie są z natury brudnymi stworzeniami, które przenoszą niezliczoną ilość mikrobów mogących nawet podróżować z nimi na Księżyc. W związku z tym wszelkie mikroby, które mogłyby istnieć w PSR, mogłyby wejść w kontakt z ludzkimi mikrobami, prawdopodobnie je zabijając – twierdzi dr Moores. Aby temu przeciwdziałać, biuro ochrony planetarnej NASA ma za zadanie nadzorować, czy wylatujące statki kosmiczne są sterylizowane i oczyszczane z drobnoustrojów przed startem. Oraz upewnić się, że powracające statki kosmiczne nie przenoszą niepożądanych drobnoustrojów spoza Ziemi. Statki i zrobotyzowane części dość łatwo jest oczyścić. Gorzej ze skafandrami kosmicznymi. Te będą zawierały znacznie więcej zanieczyszczeń, z których część zostanie pozostawiona na Księżycu w trakcie eksploracji kraterów. A przecież lód wodny zalegający w tych miejscach jest bardzo cenny z naukowego punktu widzenia. – Konieczne jest pobranie próbek lodu wodnego z PSR, co pozwoli lepiej zrozumieć jego pochodzenie i sposób, w jaki się tu znalazł. Część tej analizy mogłaby obejmować badanie cząsteczek organicznych obecnych w lodzie, o których wiadomo, że występują w innych miejscach, na przykład w kometach. Analiza ta będzie łatwiejsza, jeśli zminimalizowane zostanie zanieczyszczenie ze źródeł naziemnych – wyjaśnia ekspert. Mikrobiologiczny zrzut Jeśli w księżycowych PSR znajdują się mikroby, pojawia się pytanie, w jaki sposób tam dotarły. Biorąc pod uwagę mocno pokrytą kraterami powierzchnię Księżyca, mogły one przybyć z ciała uderzającego z innego miejsca w Układzie Słonecznym lub spoza niego. Jednak zdaniem cytowanego badacza, równie dobrze mogliśmy je tam umieścić sami. Ludzie wysłali wiele statków kosmicznych, które uderzyły w powierzchnię Księżyca. Ale te statki kosmiczne rozbiły się w pobliżu równika Księżyca, daleko od biegunów. Za to w 2009 roku należąca do NASA misja LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) celowo rozbiła swój górny stopień Centaur w kraterze Cabeus w celu zmierzenia ilości wody wytworzonej z pióropusza wyrzutu. To obszar PSR znajdujący się około 100 kilometrów od południowego bieguna Księżyca. – Kilka statków kosmicznych uderzyło w PSR lub w ich pobliżu. Chociaż wszystkie one zrobiły to z dużą prędkością, wcześniejsze badania innych osób sugerowały, że niewielka liczba zarodników może przetrwać symulowane uderzenia w materiały podobne do regolitu. Jeśli jakieś mikroby przetrwały te uderzenia, zostałyby szeroko rozproszone – przekonuje naukowiec. Może się okazać, że pierwszym kosmicznym życiem, jakie odnajdziemy, będzie to, które rozprzestrzeniliśmy sami. Źródło: ScienceAlert Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Na pustyniach Namibii, Omanu i Arabii Saudyjskiej znaleziono ślady po nieznanym mikroorganizmie. Żył w marmurze
Równoległe rowki, które przecinają kawałki skał, nie powstały na skutek procesów geologicznych. Pozostawił je tajemniczy organizm, którego nie zna nauka. Nie wiadomo, czy wciąż żyje, czy też wymarł miliony lat temu.
W tym artykule: Co znaleziono w kawałkach marmuru Fenomen, za którym może stać nieznane życie Czy nieznany mikroorganizm jeszcze istnieje? Cees Passchier jest geologiem z Uniwersytetu Johannesa Gutenberga w Moguncji. Od 25 lat prowadzi badania terenowe w Namibii. Interesują go najstarsze formacje skalne, aż z okresu prekambryjskiego. Czyli od 4,5 mld do 542 mln lat temu. – Analizujemy strukturę skał, aby dowiedzieć się, jak kontynenty utworzyły superkontynent Gondwanę – wyjaśnia Passchier. Było to ok. 500 do 600 milionów lat temu. W tamtym szczególnym okresie powstawały również ziemskie zasoby marmuru – z osadów węglanowych, które formowały się w prehistorycznych oceanach, a następnie pod wpływem temperatury i ciśnienia przeobrażały w cenną skałę metamorficzną. Właśnie w czasie badania marmuru naukowiec wraz z zespołem zauważył coś nietypowego. – Dostrzegliśmy dziwne struktury w marmurze, które nie były efektem zjawisk geologicznych – wspomina geolog. Co znaleziono w kawałkach skał Zamiast wygładzonych na skutek erozji powierzchni naukowcy spostrzegli w marmurze niewielkie kanaliki. Miały tylko pół milimetra szerokości, za to aż do trzech centymetrów długości. Były ustawione równolegle jeden obok drugiego, tworząc pasma długości nawet trzech metrów. Na krawędziach marmuru odkładał się kalcyt. Po raz pierwszy prof. Passchier zauważył ten fenomen 15 lat temu w Namibii. Następnie na skały z takimi samymi kanalikami natknął się w Omanie i Arabii Saudyjskiej. W Omanie znajdowały się w wapieniu, natomiast na pustyniach Arabii Saudyjskiej – w marmurze, tak samo jak w Namibii. Passchier zainteresował sprawą innych badaczy, m.in. Trudy Wassenaar, szefową instytutu Molecular Microbiology and Genomics Consultants. Wspólnie doszli do wniosku, że kanaliki musiał utworzyć jakiś nieznany nauce mikroorganizm. Fenomen, za którym może stać nieznane życie Co ciekawe, niewielkie rowki nie były puste. Wypełniał je proszek, który okazał się czystym węglanem wapnia. Naukowcy podejrzewają, że ten proszek to pozostałość po poszukiwaniu przez nieznaną formę życia potrzebnych jej do funkcjonowania pierwiastków. Niestety, nie znaleziono nic poza nim. Wiek kanalików został oszacowany na milion–dwa miliony lat. To za długo, by w skałach zachowały się ślady DNA albo jakichkolwiek białek. Jak mówi Passchier, nietypowe struktury powstały nie na pustyni, ale w znacznie wilgotniejszym klimacie. Za ich uformowaniem stały najprawdopodobniej tzw. endolity – organizmy, które żyją wewnątrz skalnych porów. Mogą to być bakterie, grzyby, porosty czy archeony. Często występują na pustyniach, a energię i środki odżywcze czerpią właśnie ze skał. Czy nieznany mikroorganizm jeszcze istnieje? – To, co jest tak ekscytujące w naszym odkryciu, to fakt, że nie wiemy, jaki to endolityczny mikroorganizm – przyznaje Cees Passchier. Możliwe, że to zupełnie nieznana forma życia. Nie jest pewne, czy wymarła, czy też to jeden z żyjących gatunków, o którego istnieniu jeszcze nie wiemy. Co jest pewne? Passchier stwierdził, że organizmy te musiały radzić sobie bez światła, ponieważ kanaliki znajdują się głęboko w skałach. Naukowiec ma nadzieję, że specjaliści od organizmów endolitycznych w przyszłości przyjrzą się odkrytemu przez niego zjawisku. – Ta forma życia może być ważna dla globalnego obiegu węgla – zauważa badacz. Nie jest wykluczone, że miała wpływ na bilans węglowy planety, tak ważny dla przyszłości ziemskiego klimatu. Źródła: Geomicrobiology Journal, phys.org Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”.
Stacje kosmiczne powinny być brudniejsze. Dla zdrowia astronautów
Sterylne warunki panujące na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej odbijają się na zdrowiu przebywających tam ludzi. To właśnie nadmierna czystość może być przyczyną wysypek i drapania w gardle, na które uskarżają się astronauci. Rozwiązanie? Odpowiednio dobrany pakiet mikrobów przywieziony z Ziemi.
W tym artykule: Jakie bakterie dobrze sobie radzą w kosmosie Brud na ISS to nie to samo co brud w ogródku Lecisz w kosmos? Zabierz ze sobą trochę brudu Na zdjęciach, które docierają z orbity, pobyt w kosmosie wygląda imponująco. Uśmiechnięci astronautki i astronauci dryfują swobodnie po korytarzach Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Za oknami przesuwają się fragmenty niebieskiej planety na tle czarnego kosmosu. Rzeczywistość na ISS bywa znacznie mniej różowa. Członkowie kolejnych misji muszą radzić sobie z częstymi i na dodatek niecodziennymi reakcjami swoich organizmów na pobyt poza Ziemią. Nietypowe alergie, wysypki, infekcje bakteryjne i grzybiczne czy nawet ataki półpaśca – to wszystko może stać się udziałem eksploratorów kosmosu. Autorzy pracy opublikowanej w czasopiśmie naukowym „Cell” podejrzewają, że wszystkie te przypadłości to rezultat przebywania w środowisku pozbawionym znakomitej większości ziemskich drobnoustrojów. Innymi słowy: układ odpornościowy astronauty może nagle „zwariować”, ponieważ na stacji kosmicznej jest zbyt czysto. Jakie bakterie dobrze sobie radzą w kosmosie Do badań posłużyły próbki pobrane z 803 różnych powierzchni ISS. Zostały one przewiezione na Ziemię, a następnie skrupulatnie przebadane. Jak można było przewidzieć, głównym siedliskiem mikroorganizmów zasiedlających stację kosmiczną była ludzka skóra. Poza tym mikroby znajdowano również w próbkach z tych części stacji, gdzie przygotowywano żywność, oraz z kosmicznych toalet. Wszędzie tam jednak znajdowano mikroby „wyspecjalizowane” – związane z różnymi pokarmami albo z moczem czy kałem. Zupełnie brakowało natomiast najpowszechniejszych na ziemi mikroorganizmów: tych, które żyją w glebie. Mamy z nimi do czynienia na co dzień i to także na nich nasz układ odpornościowy „uczy się” poprawnego funkcjonowania. Naukowcy prowadzący badanie zwrócili uwagę, że tym samym stacja kosmiczna przypomina najbardziej uprzemysłowione i zarazem izolowane miejsca, jakie stworzyliśmy na planecie: np. szpitale czy łodzie podwodne. Na ISS, podobnie jak w tych miejscach, wszechobecne były też chemikalia ze środków czyszczących i odkażających. Brud na ISS to nie to samo co brud w ogródku – Istnieje duża różnica między kontaktem ze zdrową glebą podczas prac ogrodniczych a gotowaniem się we własnym brudzie – powiedział „Guardianowi” prof. Rob Knight, mikrobiolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. – A to właśnie się dzieje, gdy znajdujemy się w ściśle zamkniętym środowisku bez stałego dostępu do zdrowych źródeł mikrobów z zewnątrz – dodał. „Nieobecność naturalnych ziemskich mikrobów w połączeniu z intensywnym stosowaniem środków dezynfekujących i ograniczoną różnorodnością drobnoustrojów (…) sugeruje, że środowisko ISS może nie być optymalne dla wspierania funkcjonowania ludzkiej immunologii” – napisali autorzy pracy. Co wyrażone prostszym językiem oznacza, że na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej brakuje zwykłych ziemskich bakterii. A to może osłabiać odporność astronautów. Lecisz w kosmos? Zabierz ze sobą trochę brudu Rezultatem tych badań może być całkowita zmiana myślenia o przygotowywaniu przyszłych misji kosmicznych. Zamiast postulatu totalnej sterylności statków czy stacji orbitalnych zaleceniem może być zabranie ze sobą odpowiednio dobranych i przede wszystkim różnorodnych drobnoustrojów. Tak, by odtworzyć naturalne warunki mikrobiologiczne, w jakich żyjemy i do jakich przystosowany jest nasz układ odpornościowy. Inny pomysł to rozwój hodowli roślin w kosmosie. – Z innych badań wiadomo, że kiedy ludzie mają kontakt z różnymi cząsteczkami roślinnymi, rzadziej łączy się to z alergiami i astmą – powiedział „New Scientistowi” Pieter Dorrestein z Uniwersytetu San Diego. I dodał, że w badaniu próbek z ISS nie wykryto żadnych takich roślinnych cząsteczek. Źródła: Cell, New Scientist, Guardian Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Życie na naszej planecie sięga głębiej, niż sądziliśmy. Jest nawet 500 metrów pod dnem oceanu
Powierzchnia Ziemi tętni życiem na miliony sposobów. Wygląda jednak na to, że nie doceniliśmy tego, jak głęboko pod naszymi stopami mogą rozwijać się ziemskie stworzenia. Mikrobiolodzy trafili na formy życia funkcjonujące na głębokości 491 metrów pod dnem oceanu i ponad 4,3 km pod lądem.
Spis treści: Życie bardzo pierwotne Podział raz na tysiąc lat Kopalniani kosmici W ramach ambitnego 8-letniego badania, międzynarodowa grupa badaczy odnalazła niezwykłe bogactwo mikrobów żyjących pod powierzchnią naszej planety, głębiej niż cokolwiek, co odkryliśmy wcześniej. Badania, prowadzone przez mikrobiologa dr. Emila Ruffa z Woods Hole Oceanographic Institution w USA i bioinformatyczkę dr Isabellę Hrabe de Angelis z Max Planck Institute for Chemistry w Niemczech, prowadzone były w 50 lokalizacjach na całym świecie. Naukowcy przeanalizował próbki pobrane z powierzchni i pod powierzchnią Ziemi, a także z miejsc takich jak jaskinie, a nawet głębinowe kominy hydrotermalne. Próbki podpowierzchniowe były pobierane m.in. z odwiertów, z kopalni i z warstw wodonośnych. Życie bardzo pierwotne W badaniu oceniono różnorodność drobnoustrojów wśród 478 grup archeonów i 964 szczepów bakterii, a także 147 metagenomów, czyli zbiorów materiału genetycznego (DNA) pobranego bezpośrednio ze środowiska, obejmujący wszystkie mikroorganizmy obecne w danym ekosystemie – zarówno te, które można hodować w laboratorium, jak i te, których nie da się wyizolować w tradycyjnych warunkach. – Powszechne uważa się, że im głębiej pod powierzchnią Ziemi, tym mniejszy dostęp do energii, a tym samym mniejsza liczba komórek, które mogą przetrwać. Ale nasze badania jawnie wykazują, że w niektórych środowiskach podpowierzchniowych różnorodność może z łatwością rywalizować, jeśli nie przewyższać, różnorodność na powierzchni – wyjaśnia główny autor badania dr Emil Ruff. Jego słowa odnoszą się przede wszystkim do drobnoustrojów żyjących w środowisku morskim oraz tych z kategorii taksonomicznej archaea. Archaea to jednokomórkowe mikroorganizmy należące do jednej z trzech głównych domen życia (obok bakterii i eukariontów). Są to organizmy prokariotyczne, co oznacza, że nie posiadają jądra komórkowego ani organelli obłonionych, ale pod wieloma względami różnią się zarówno od bakterii, jak i eukariontów. Im głębiej zaglądali badacze, tym bardziej dostrzegali, że różnorodność bakterii w podpowierzchniowych środowiskach morskich była nieoczekiwanie wysoka w porównaniu do ekosystemów powierzchniowych. Podział raz na tysiąc lat Jednak to podpowierzchniowe życie toczy się w zupełnie inny sposób, niż to na powierzchni naszej planety. Przede wszystkim przy braku światła słonecznego ilość możliwej do pozyskania energii jest niewielka. W dodatku musi być ona pozyskiwana z otaczających materiałów i ich reakcji chemicznych: wodoru, metanu, siarki, serpentynizacji, martwych (lub żywych) ciał sąsiednich drobnoustrojów, a nawet radioaktywności. Naukowcy szacują, że niektóre komórki w głębokiej biosferze dzielą się tylko raz na tysiąc lat! – Jest to ewolucyjne przystosowanie do absolutnego zminimalizowania zapotrzebowania na energię oraz zoptymalizowanie każdej części metabolizmu, aby był jak najbardziej energooszczędny – mówi dr Ruff. Kopalniani kosmici Analizy wykazały wyraźne różnice w składzie ekosystemów morskich i lądowych, niezależnie od siedliska powierzchniowego lub podpowierzchniowego. Zespół zauważa, że dostępnych było wręcz zbyt wiele danych dla niektórych środowisk, na przykład powierzchni morza, podczas gdy dane były rzadkie lub ich brakowało dla innych środowisk, takich jak jaskinie lub gleby. Ośmioletnie badanie, dzięki któremu dowiedzieliśmy się jak głęboko może istnieć życie, jest pierwszym krokiem do wypełnienia tej luki. Poza tym jest znakomitym prognostykiem dla poszukiwania życia pozaziemskiego na planetach, na których w pewnym momencie ich ewolucji mogły być warunki do podtrzymania procesów życiowych. Mowa na przykład o Marsie lub o Wenus, planetach leżących w tzw. ekosferze wokół naszej gwiazdy. – Jeśli życie może istnieć na głębokości kilku kilometrów pod powierzchnią naszej planety, może tak samo stało się w światach pozaziemskich. Zrozumienie tego, jak życie zaistniało i przetrwało w tak ekstremalnym ziemskim środowisku, może stać się podstawą do odkrycia, czy życie istniało, a może też przetrwało np. na Marsie – komentuje dr Ruff. Tym bardziej, że wiemy już, iż np. na Marsie istniała woda w stanie ciekłym. Przesiąkając przez skały mogła pomóc tworzyć podpowierzchniowe siedliska bardzo podobne do tych odkrytych właśnie na Ziemi. Wygląda na to, że aby odnaleźć „kosmitów”, będziemy musieli kopać naprawdę głęboko. Źródło: Science Advances Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Ile krowa ma żołądków? Odpowiedź jest równie zaskakująca, co pytanie
Ile krowa ma żołądków? Wyjaśniamy, jak działa skomplikowany układ pokarmowy przeżuwaczy, w tym żołądki krowy.
W tym artykule: Krowy i jej krewniacy: przeżuwacze Jak trawią przeżuwacze? Ile krowa ma żołądków? Żwacz Czepiec Księgi Trawieniec Mikrobiota przeżuwaczy Krowy i inne przeżuwacze dokonały trudnej sztuki – potrafią trawić twarde ściany komórkowe roślin. Aby to zrobić wytworzyły długi i złożony układ pokarmowy, a jedzenie i trawienie pochłania dużą część ich czasu i energii. Osiągnęły ewolucyjny sukces i potrafią przeżyć wszędzie tam, gdzie znajdą roślinny pokarm. Żołądki krowy to prawdziwa maszyneria, przystosowana do strawienia nawet najtwardszych części roślin. Krowy i jej krewniacy: przeżuwacze Nasze udomowione krowy to zwierzęta gospodarskie, które należą do przeżuwaczy. Według klasyfikacji biologicznej to podrząd ssaków. Przeżuwacze to zwierzęta roślinożerne. Oprócz bydła należą do nich m.in. żyrafy, jelenie, sarny, łosie, antylopy i bawoły. Najmniejsze przeżuwacze to azjatyckie piżmowce, ważące zaledwie około 15 kg. Krowy i reszta udomowionego bydła należą do podrodziny bawołów. To zwierzęta parzystokopytne. Udomowienie bydła nastąpiło mniej więcej 8 tys. lat temu. Krowa domowa to tak naprawdę podgatunek tura europejskiego. Kiedy po raz pierwszy ludzie udomowili bydło? Odpowiedź na to pytanie znaleźli polscy naukowcy Polscy naukowcy odkryli, że ludzkość po raz pierwszy udomowiła bydło ok. 10 000 lat temu. Pierwszy przypadek domestykacji miał miejsce w regionie Środkowego Nilu. Jak trawią przeżuwacze? Układ pokarmowy przeżuwaczy jest złożoną maszyną przystosowaną do rozbijania, trawienia i wchłaniania pokarmu roślinnego. Potrafią one trawić celulozę – polisacharyd, który jest budulcem ściany komórkowej roślin. Człowiek, choć je rośliny, strawić celulozy nie potrafi. Przechodzi ona przez nasz układ pokarmowy jako składnik błonnika. Strawienie celulozy nie jest rzeczą łatwą. Przeżuwacze wytworzyły skomplikowany układ pokarmowy, składający się z wielu elementów niespotykanych u innych grup zwierząt. Kluczowym elementem ich trawienia jest też, jak sama nazwa wskazuje, przeżuwanie. Raz połknięty pokarm wraca do jamy gębowej i jest ponownie żuty i rozdrabniany. Przeżuwacze mogą to robić całymi godzinami. Ile krowa ma żołądków? Żołądek krowy to najważniejsza część jej układu pokarmowego. To on odpowiada za skuteczne trawienie celulozy. Jest narządem dużym i skomplikowanym. Pytanie „ile krowa ma żołądków” jest więc całkiem zasadne. Mimo, że krowi żołądek to jeden narząd, jest podzielony aż na cztery komory: żwacz, czepiec, księgi, trawieniec. Każda z nich odpowiada za inny odcinek trawienia. Są inaczej zbudowane, mają też różną wielkość. Biologia dzieli je na trzy przedżołądki i żołądek właściwy. Przedżołądki w różny sposób przygotowują połknięty pokarm do trawienia, które zachodzi w ostatniej komorze – trawieńcu. Żwacz Proces trawienia w krowim układzie pokarmowym rozpoczyna się w żwaczu. To pierwsza komora żołądka, do której trafia połknięty pokarm. Żwacz działa jak gigantyczny kocioł fermentacyjny, w którym mikroorganizmy rozpoczynają rozbijanie roślinnego materiału na bardziej przyswajalne substancje. U krów może mieć pojemność nawet 180 litrów. Żwacz połączony jest z kolejną komorą krowiego żołądka – czepcem. W tzw. cyklu żwaczowo-czepcowym, składającym się z synchronicznych skurczów obu komór, dochodzi do mieszania treści pokarmowej. Następuje odfiltrowanie odpowiednio drobnych cząstek pokarmu. Te większe wracają z powrotem do jamy gębowej, gdzie są przeżuwane i rozdrabniane. Krowa zaczyna przeżuwać mniej więcej godzinę po posiłku. W żwaczu, w wyniku działania enzymów wydzielanych przez mikroorganizmy, następuje wstępne trawienie. W procesie tym krowa wytwarza ogromną ilość gazów – 25-30 litrów na godzinę. Gazy te to głównie dwutlenek węgla i metan. Zwierzę pozbywa się ich przez odbijanie. Krowa produkuje też od 40 do nawet 150 litrów śliny na dobę. Czepiec To kolejna komora krowiego żołądka. Jest znacznie mniejszy od żwacza. U przeciętnej krowy ma pojemność tylko około 20 litrów. To czepiec „decyduje”, czy teść pokarmowa jest wystarczająco rozdrobniona, by posłać ją dalej, do kolejnych komór żołądka. Zbyt duże cząsteczki są cofane do żwacza i do jamy gębowej. Jedne z najrzadszych krów na świecie urodziły się we Wrocławiu. Poznajcie bantengi jawajskie We wrocławskim ZOO pojawili się nowi mieszkańcy. Prima i Assam to bantengi jawajskie. W ubiegłym roku ich populacja spadła o 70 proc. Błona śluzowa czepca to naturalny filtr cząsteczek pokarmu. Tworzy głębokie wzory, podobne kształtem do plastra miodu. Żwacz i czepiec ściśle ze sobą współpracują w cyklu żwaczowo-czepcowym. Są od siebie oddzielone tylko niewielkim fałdem, umożliwiającym dość swobodny przepływ treści pokarmowej. Księgi Księgi są trzecią komorą żołądka krowy. Charakteryzują się dużą liczbą tworów podobnych do liści czy kartek książki, które tworzą dużą powierzchnię wchłaniania (4–5 m2). W księgach wchłania się od 30 do 60% pobranej przez zwierzę wody, a także elektrolity (sód i potas), minerały i kwasy tłuszczowe. „Kartki” ksiąg zapobiegają ponadto przedostawaniu się większych cząsteczek paszy do dalszych odcinków przewodu pokarmowego. Dokładna rola tej komory krowiego żołądka jeszcze nie jest do końca poznana. Trawieniec To ostatnia część żołądka krowy. Trawieniec można określić jako właściwy żołądek, bo działa podobnie do żołądków innych ssaków. Posiada gruczoły wydzielające soki żołądkowe z enzymami trawiennymi. To w nim zachodzi właściwy proces trawienia, czyli rozkład substancji pokarmowych. Panuje w nim kwaśne środowisko o wartości pH między 2 a 3. Dla porównania w żołądku człowieka pH wynosi od 1,3 do 2,5, a u drapieżników (np. kotów czy psów) – tylko 1. Począwszy od trawieńca układ pokarmowy przeżuwaczy jest już podobny do reszty ssaków. Z trawieńca treść pokarmowa przechodzi do jelita cienkiego, potem grubego. Mikrobiota przeżuwaczy Sama liczba krowich żołądków i ich budowa nie wystarczyłaby do skutecznego trawienia celulozy. Niezbędna jest także mikrobiota. Pełni ona u przeżuwaczy jeszcze ważniejszą rolę niż u człowieka. W krowim żwaczu bytuje ponad 200 rodzajów bakterii i 20 typów pierwotniaków ułatwiających wykorzystywanie składników pokarmowych. Stwierdzono, że w skład mikrobioty przeżuwaczy wchodzą także grzyby, archeobakterie i wirusy. Żywienie krowy jest zatem również żywieniem mikroorganizmów bytujących w żwaczu. Nieodpowiedni pokarm (np. zbyt duża ilość kukurydzy) może zachwiać mikrobiotą krów i rozregulować ich układ pokarmowy.
W ludzkim układzie pokarmowym znaleziono zupełnie nową klasę obiektów. Czym są obeliski?
W mikrobach, które żyją w naszych jelitach i jamie ustnej, znaleziono nowy rodzaj wirusopodobnych tworów. Nie wiadomo jeszcze, czy obeliski w jakikolwiek sposób wpływają na nasze zdrowie.
W tym artykule: Obelisk – mniej niż wirus Więcej niż wiroid Nowy mieszkaniec człowieka? Nie jesteśmy sami. Kluczowym elementem naszego układu pokarmowego jest mikroflora jelitowa, zwana też mikrobiotą czy mikrobiomem. To miliardy mikroorganizmów wspierających trawienie oraz utrzymujących cały organizm w równowadze. Nasze jelita zasiedlają przede wszystkim bakterie, ale też grzyby i wirusy. Czym dalej w układzie pokarmowym, tym jest ich więcej. „Większość z 10–100 bilionów mikroorganizmów występujących w ludzkim przewodzie pokarmowym żyje w okrężnicy” – pisali autorzy artykułu „The Human Microbiome Project” opublikowanego w „Nature” w 2007 r. Bakterie stanowią większość masy naszego kału. Wszystko wskazuje jednak, że znajdują się one w sytuacji podobnej do naszej – są gospodarzami dla innych, mniejszych od nich bytów. W serwisie bioRxiv ukazał się preprint artykułu naukowego, którego autorzy donoszą o odkryciu tzw. obelisków. Obeliski to unikatowe nici RNA, „żyjące” wewnątrz bakterii występujących w naszych jelitach i ustach. Nie wiadomo jeszcze, w jaki sposób wpływają na naszą mikroflorę jelitową ani – pośrednio − na nas. Obelisk – mniej niż wirus Obeliski wyglądają na zupełnie nową klasę „bytów”. Nie są wirusami. Wirusy składają się z materiału genetycznego – w przypadku grypy, Eboli czy SARS-CoV-2 to tylko nić RNA – zamkniętego w kapsydzie, czyli powłoce białkowej. RNA zawiera przepis m.in. na białka tworzące kapsyd. Dzięki niemu wirus może przetrwać poza komórkami, wewnątrz których się rozmnaża. Wirusy zombie z wieloletniej zmarzliny mogą wywołać nową pandemię. Tak twierdzi jeden z ich odkrywców W zmarzniętej ziemi na północy Ziemi mogą kryć się śmiertelnie niebezpieczne patogeny sprzed tysięcy lat. Możliwe jest, że to one staną się przyczyną następnej globalnej pandemii, ost... Długo zastanawiano się, czy wirusy można nazwać organizmami żywymi. Ta dyskusja skomplikowała się, kiedy patolodzy roślin natrafili na jeszcze prostsze „istoty”. Tzw. wiroidy to patogeny roślin, atakujące ziemniaki czy lucernę. Składają się zaledwie z jednej kolistej pętli RNA zbudowanej z maksimum 400 zasad. Nie mają kapsydu i nie kodują żadnych białek. Mimo to potrafią się samoreplikować. Więcej niż wiroid Naukowcy przypuszczali, że wiroidy występują tylko wewnątrz komórek roślin. Jednak w bazach danych zbierających zsekwencjonowane geny zwierząt i bakterii też zaczęły pojawiać się inne zamknięte, koliste nici RNA. To skłoniło naukowców z Uniwersytetu Stanforda do przeszukania katalogów aktywnych genów bakterii żyjących wewnątrz ludzkiego organizmu. Specjalnie napisane oprogramowanie szukało fragmentów RNA, które tworzyłyby pętle podobne do tych, jakie występują w wiroidach i wirusach. Poszukiwania zakończyły się sukcesem. Naukowcy znaleźli aż 30 tys. pętli RNA układających się w symetryczne, przypominające pręt struktury. Nazwali je obeliskami. Obeliski znaleziono w 10 proc. mikrobiomu, który przebadano. Nowy mieszkaniec człowieka? Każdy obelisk składa się z około 1000 zasad – czyli jest ponad dwa razy większy od wiroidu. Inaczej niż wirusy nie ma płaszcza białkowego. Jednak RNA niektórych obelisków zawierało sekwencje kodujące białka związane z replikacją kwasu rybonukleinowego. Najwyraźniej twory te stanowią ogniwo pośrednie między wirusami a jeszcze prostszymi formami. Obeliski występowały aż w 50 proc. bakterii żyjących wewnątrz jamy ustnej. Znaleziono je również w 7 proc. bakterii jelitowych. Naukowcy wytropili jedną konkretną bakterię-gospodarza. Była to bakteria Streptococcus sanguinis, wchodząca w skład flory jamy ustnej. Zasiedlający ją obelisk składał się z 1137 zasad. Naukowcy stwierdzili, że obeliski zawierają unikatowe geny, niepodobne do jakichkolwiek znalezionych dotychczas w żywych organizmach. Jak napisali badacze: „[Obeliski – przyp. red.] stanowią klasę różnorodnego RNA, które skolonizowało, i pozostało niezauważone, w ludzkich i globalnych mikrobiomach”. Jak skolonizowało? Tego jeszcze nie wiadomo. Nie odkryto bowiem żadnego mechanizmu, który pozwoliłby obeliskom przenosić się między komórkami bakterii. Źródła: Science.org, bioRxiv, ScienceAlert, Nature Szukasz więcej fascynujących informacji na temat świata roślin i zwierząt, odkryć archeologicznych i nieskończonego Wszechświata? Zaprenumeruj magazyn „National Geographic Polska". Najnowszą ofertę znajdziesz na tej stronie. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Nie całkiem umrzemy. Życie po śmierci istnieje – choć nie takie, jak sądzisz
Nasze ciała zamieszkują miliardy mikroorganizmów żyjących z nami w symbiozie. Pomagają nam trawić pokarm i wytwarzać niezbędne witaminy. Chronią nas przed infekcjami i pełnią wiele innych krytycznych funkcji. Są częścią nas i żyją długo po tym, gdy my umrzemy.
W tym artykule: Czym jest nekrobiom? Po śmierci człowieka jego mikrobiom rozkłada ciało Mikrobiom łączy się z nekrobiomem Bakterie pomagają uwolnić azot z martwego ciała Po śmierci włączamy się w cykl życia Ciało dorosłego człowieka o wzroście 170 cm składa się z około 30 bilionów komórek własnych i 39 bilionów bakterii. Tak przynajmniej twierdzą badacze z Instytutu Naukowego Weizmana w Izraelu. Swoje badania opublikowali w 2016 roku. Pozostawia to mocno filozoficzne pytanie o to, co jest naszym ciałem. Bo skoro bakterie są jego składową, w dodatku składową niezbędną do funkcjonowania reszty, to są czy nie są częścią nas? No chyba, że odpowiemy na to, jak producenci telefonów komórkowych. Oni utrzymują, że bateria w telefonie jest akcesorium, a nie niezbędną do funkcjonowania częścią urządzenia. Niezależnie od tego, czy uznamy bakterie za „nasze”, czy za ciało obce, pozostaje ważne pytanie. Co stanie się z tymi symbiotycznymi sojusznikami po naszej śmierci? Jaki los czeka nasz mikrobiom? Czym jest nekrobiom? – Jako mikrobiolog środowiskowy badający tzw. nekrobiom – mikroby żyjące w, na i wokół rozkładającego się ciała – byłam ciekawa naszego pośmiertnego dziedzictwa mikrobiologicznego. Możemy oczywiście założyć, że nasze mikroby umierają wraz z nami. Czyli gdy ciało się rozpadnie, one same zostaną wypłukane do środowiska – napisała profesor Jennifer DeBruyn z Uniwersytetu Tennessee. Probiotyki nie takie dobre, jak sądzono. Zaburzają florę bakteryjną organizmu Lekarze zalecają je jako osłonę podczas brania antybiotyków, ale najnowsze badania pokazują, że zaburzają florę bakteryjną i gospodarkę genetyczną. – Możemy myśleć, że nie przetrwają w prawdziwym świecie. Ale w opublikowanym przez mój zespół badaniu dzielimy się dowodami na to, że nasze mikroby nie tylko żyją po naszej śmierci. Na dodatek odgrywają ważną rolę w recyklingu ciała, co pozwala rozwinąć się nowemu życiu – dodała uczona. Po śmierci człowieka jego mikrobiom rozkłada ciało Nowe „życie” naszego ciała zaczyna się w momencie, gdy serce przestaje bić. A tym samym pompować krew, która dostarcza komórkom tlen. Te, pozbawione tlenu, zaczynają trawić same siebie w procesie zwanym autolizą. Enzymy komórkowe „za życia” trawią węglowodany, białka i tłuszcze w celu uzyskania energii lub wzrostu w kontrolowany sposób. Po śmierci trawią błony, białka, DNA i pozostałe części komórki. To, co zostaje z rozpadu komórkowego, staje się pożywieniem dla naszych bakterii symbiotycznych. A te, nie trzymane już w ryzach przez ludzki układ odpornościowy, mnożą się i szukają nowego źródła pożywienia. – Bakterie jelitowe, zwłaszcza klasa drobnoustrojów zwanych Clostridia, rozprzestrzeniają się poprzez narządy i trawią ciało od środka. Ten proces nazywamy gniciem. Bez tlenu w organizmie bakterie beztlenowe polegają na procesach wytwarzania energii, które nie wymagają tego pierwiastka, takich jak fermentacja. To właśnie te procesy wytwarzają charakterystyczne gazy o nieprzyjemnym zapachu – wyjaśnia profesor DeBruyn. Mikrobiom łączy się z nekrobiomem Wykorzystanie węgla i składników odżywczych organizmu pozwala bakteriom z mikrobiomu zwiększyć swoją liczbę. A większa populacja oznacza większe prawdopodobieństwo, że co najmniej kilka przetrwa w trudniejszym środowisku i z powodzeniem znajdzie nowego „gospodarza”. Jeśli ciało zostaje pogrzebane w ziemi, to mikroby w pewnej chwili spłyną do gleby wraz z płynami powstałymi w trakcie rozpadu. Tam zetkną się z drobnoustrojami zamieszkującymi dany teren. Doprowadzi to do tzw. koalescencji, czyli wymieszania się różnych społeczności drobnoustrojów. To częsty proces, którego najlepszym przykładem jest pocałunek. – Łatwo jest założyć, że nasze mikroby wymrą, gdy znajdą się poza ciałem. Jednak wcześniejsze badania mojego zespołu badawczego wykazały, że sygnatury DNA drobnoustrojów gospodarza można wykryć w glebie poniżej rozkładającego się ciała, na powierzchni gleby i w grobach. I to przez miesiące lub lata po rozłożeniu miękkich tkanek ciała. Zrodziło to pytanie, czy te mikroby są nadal żywe i aktywne? Czy też są tylko w stanie uśpienia, czekając na następnego gospodarza? – mówi badaczka. Bakterie pomagają uwolnić azot z martwego ciała W trakcie badań laboratoryjnych grupa profesor DeBruyn wykazała, że mieszanie gleby i płynów rozkładowych z drobnoustrojami związanymi z gospodarzem zwiększyło tempo rozkładu w porównaniu z sytuacją, gdy dokonywały go same społeczności glebowe. Zaobserwowano również, że ludzkie mikroorganizmy zwiększają obieg azotu. Pierwiastek ten jest niezbędnym składnikiem dla życia. Jednak większość azotu na Ziemi to gaz atmosferyczny, którego organizmy nie mogą wykorzystać. Bakterie trawiące odgrywają kluczową rolę w recyklingu organicznych form azotu, jak białka, w formy nieorganiczne, jak sole amonowe i azotany. Te mogą następnie zostać wykorzystane przez mikroby i rośliny. Po śmierci włączamy się w cykl życia – Nasze nowe odkrycia sugerują, że ludzkie mikroby prawdopodobnie odgrywają rolę w tym procesie recyklingu. Przekształcają duże cząsteczki zawierające azot, takie jak białka i kwasy nukleinowe, w sole amonowe. Zawarte w glebie mikroby nitryfikujące mogą następnie przekształcić je w azotany – tłumaczy mikrobiolożka. Wygląda na to, że jesteśmy tylko częścią globalnego procesu obiegu węgla i składników odżywczych w ekosystemie. W trakcie swojego życia powoli gromadzimy składniki odżywcze i węgiel ze środowiska. A potem odkładamy wszystkie te składniki w jedno miejsce i stajemy się pożywką dla całej społeczności mikrobów. Ta zaś z czasem staje się pożywką kolejnych mikrobów. W ten sposób można powiedzieć, że tak do końca nie umrzemy nigdy. Źródło: theconversation.com. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Nieśmiertelny ze zmarzliny: ten mały robak przetrwał zamrożony 46 tys. lat. Teraz udało się go ożywić
Zupełnie nowy gatunek nicienia znaleziono w wieloletniej zmarzlinie na Syberii. Przetrwał w niej w stanie uśpienia rekordowe 46 tys. lat.
W tym artykule: Kryptobioza, czyli życie utajone Nicienie – mistrzowie zastygania w czasie Groźna wieloletnia zmarzlina? Historia tego odkrycia ma ponad dwadzieścia lat. W 2002 roku z wieloletniej zmarzliny nad rzeką Kołymą na Syberii wydobyto skamieniałość gniazda wiewiórczego. W 2018 roku w pozyskanym materiale znaleziono nicienie. To małe bezkręgowce – niektóre ich gatunki są pasożytami ludźmi i zwierząt. Nie było wówczas jasne ani ile mają lat, ani do jakiego gatunku należą. W najnowszym numerze czasopisma naukowego „PLOS Genetics” ukazała się praca, która przynosi odpowiedzi na oba te pytania. Po pierwsze, pradawne robaki należą do zupełnie nowego gatunku. Został on nazwany Panagrolaimus kolymaensis – od miejsca ich znalezienia. Po drugie, oszacowano, że zwierzęta te przetrwały w zmarzlinie aż 46 tysięcy lat. Po tym okresie udało się je przywrócić do życia. „Przetrwanie w ekstremalnych środowiskach to wyzwanie, któremu są w stanie sprostać tylko nieliczne organizmy” – napisali badacze w swojej pracy. Dotychczas wiadomo było, że radzą z tym sobie dobrze wirusy, niesporczaki czy wrotki. Teraz do tej grupy dołączyły nicienie. Kryptobioza, czyli życie utajone Jak reagują żywe organizmy, gdy warunki zewnętrzne nagle stają się niekorzystne? Rozwiązaniem jest kryptobioza, czyli życie utajone. Organizmy, przechodząc w stan kryptobiozy (a konkretnie różnych jej form, takich jak kriobioza czy anhydrobioza), wielokrotnie spowalniają swoje procesy metaboliczne. Ich funkcje życiowe zostają ograniczone do absolutnego minimum. Współcześnie żyjącymi mistrzami kryptobiozy są niesporczaki. Umieją one przejść w stan „półżycia” nawet na kilkadziesiąt lat. Maleńkie zwierzę odżyło po 24 tysiącach lat hibernacji w syberyjskiej wiecznej zmarzlinie Maleńkie zwierzę o nazwie wrotek, które jest przezroczystym bezkręgowcem, odżyło po 24 tysiącach lat spędzonych w wiecznej zmarzlinie. Jest to najdłuższy okres, jaki udało się zaobserwo... Jednak daleko im do Panagrolaimus kolymaensis. Szczegółowe badania genetyczne tego nicienia przeprowadzili naukowcy z kilku niemieckich ośrodków, m.in. z drezdeńskiego Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics. Gdy nicienie zostały ożywione, a następnie zaczęły się rozmnażać, badacze wyhodowali sto pokoleń robaków. Następnie przyjrzeli się bliżej ich DNA. Nicienie – mistrzowie zastygania w czasie Do porównania wykorzystano znany od dawna genom innego nicienia – Caenorhabditis elegans. Okazało się, że P. kolymaensis i C. elegans mają wspólne geny odpowiedzialne właśnie za kryptobiozę. By sprawdzić, jak działają, przeprowadzono eksperymenty z nicieniami obu gatunków. Wpierw zostały skrajnie odwodnione, a następnie umieszczono je w temperaturze minus 80 st. C. Okazało się, że nawet nicienie C. elegans poddane takiej procedurze przetrwały aż 480 dni kryptobiozy. Zdaniem badaczy nicienie są doskonale przystosowane do przetrwania nawet skrajnych warunków przez okresy mierzone skalą geologiczną. To spore zaskoczenie, ponieważ dotychczas „przeżywalność” tego rzędu osiągały jedynie wirusy. To one znane są z tego, że mogą ponownie wrócić do życia po tysiącach lat w wieloletniej zmarzlinie. Nicienie jednak są organizmami nieporównanie bardziej skomplikowanymi. Dotychczasowi rekordziści kryptobiozy – antarktyczne nicienie Plectus murrayi i Tylenchus polyhypnus – przechodzili w stan życia utajonego odpowiednio na 25 i 39 lat. Groźna wieloletnia zmarzlina? Odkrycie zbiegło się w czasie z innymi alarmującymi badaniami dotyczącymi wieloletniej zmarzliny. Zdaniem innej grupy badaczy, poważnym zagrożeniem dla środowiska mogą być „podróżujące w czasie” patogeny. Czyli dawne mikroorganizmy, które wraz z roztapianiem się wieloletniej zmarzliny ponownie wrócą do życia. Naukowcy przeprowadzili symulację, by oszacować, co wówczas może się zdarzyć. Twierdzą, że w 3 proc. przypadków starożytny patogen może we współczesnym środowisku przetrwać, rozmnażać się, a nawet stać się organizmem dominującym. W jednym przypadku na sto „najeźdźcy z przeszłości” mogą wywołać ogromne szkody. Na przykład wyeliminować do jednej trzeciej rodzimych gatunków w danej niszy, niszcząc w ten sposób bioróżnorodność. Naukowcy ożywili „wirusy zombie”, które przetrwały tysiąclecia w wiecznej zmarzlinie na Syberii Prawie 50 tys. lat ma prehistoryczny wirus, który znaleziono na Syberii. To jeden z „wirusów zombie” – patogenów, które naukowcy wydobyli z wiecznej zmarzliny i zdołali przywrócić do .. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/naukowcy-ozywili-wirusy-zombie-ktore-przetrwaly-tysiaclecia-w-wiecznej-zmarzlinie-na-syberii-fot-getty-images-2476ced.jpg" width="938" height="629" alt="Naukowcy ożywili „wirusy zombie”, które przetrwały tysiąclecia w wiecznej zmarzlinie na Syberii (fot. Getty Images)" title="Naukowcy ożywili „wirusy zombie”, które przetrwały tysiąclecia w wiecznej zmarzlinie na Syberii (fot. Getty Images)" /> Oczywiście jednoprocentowe ryzyko nie wydaje się duże. Jednak zważywszy na tempo rozpuszczania się wieloletniej zmarzliny naukowcy uważają, iż nie wolno go zlekceważyć. W 2016 r. na Syberii wąglik zabił tysiące reniferów. Uważa się, że mikroorganizm dostał się do środowiska właśnie z topniejącej wieloletniej zmarzliny. Co więcej – jak piszą autorzy badań Giovanna Strona i Corey J. A. Bradshaw na portalu „The Conversation” – roztapiający się lód corocznie uwalnia 4 tryliony mikroorganizmów. Jest w pełni możliwe, że może wśród nich znaleźć się kompletnie nam nieznany gatunek, który zachwieje równowagą ekologiczną. „Jako społeczeństwo musimy rozumieć potencjalne ryzyko, by móc się na nie przygotować” – konkludują badacze. Źródła: Phys.org, PLOS Genetics, Live Science, The Conversation. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Naukowcy ożywili „wirusy zombie”, które przetrwały tysiąclecia w wiecznej zmarzlinie na Syberii
Prawie 50 tys. lat ma prehistoryczny wirus, który znaleziono na Syberii. To jeden z „wirusów zombie” – patogenów, które naukowcy wydobyli z wiecznej zmarzliny i zdołali przywrócić do życia. Jak się okazało, wirusy odzyskały zdolność infekowania żywych organizmów.
W tym artykule: Mikroby z wiecznej zmarzliny Wirusy kontra ameby Czy wirusy z wiecznej zmarzliny mogą być groźne? Czy mikroorganizmy, które mogą uwolnić się z roztapiającej wiecznej zmarzliny, stanowią ryzyko dla żyjących współcześnie ludzi i zwierząt? Jak najbardziej. Według różnych wyliczeń w zaledwie jednym gramie wiecznej zmarzliny może znajdować się od jednego do tysiąca milionów samych bakterii. Są tam również wirusy, w tym takie zupełnie nieznane nauce. Wieczna zmarzlina, czyli permafrost, pokrywa jedną czwartą półkuli północnej. Ocieplanie klimatu powoduje, że zmarznięta skorupa ziemska zaczyna rozmarzać. A wraz z nią organizmy, które zostały zamrożone tysiące, a nawet miliony lat temu. Jak się okazuje, nawet po spędzeniu niezwykle długiego czasu w temperaturze poniżej zera, niektóre z nich mogą powrócić do życia. W azjatyckim lodowcu odkryto nieznane wcześniej mikroorganizmy. Eksperci ostrzegają, że mogą wywołać nową pandemię Zmiany klimatyczne powodują, że coraz częściej i coraz szybciej lodowce na świecie topnieją. W niektórych znajdują się mikroorganizmy, które mogą być niebezpieczne dla człowieka. Co si... Dla wirusów dotychczasowy rekord wynosił 30 tys. lat. Po takim czasie udało się przywrócić funkcje życiowe u Pithovirus sibericum i Mollivirus sibericum, patogenów odkrytych na Syberii w 2014 i w 2015 r. Teraz ten rekord został pobity. Ten sam zespół francuskich badaczy ożywił wirusa, który spędził w wiecznej zmarzlinie prawie 50 tys. lat. Patogen został ochrzczony przez odkrywców „wirusem zombie”. Mikroby z wiecznej zmarzliny Naukowcy z Francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych opisali swoje dokonanie w pracy, które na razie znajduje się w serwisie preprintów biorxiv.org. Z wiecznej zmarzliny udało im się wydobyć kilkanaście wirusów. Dziewięć z nich ma po kilkadziesiąt tysięcy lat. Każdy różni się od pozostałych pod względem genetycznym. Niektóre pochodzą z zamarzniętej wełny mamuta, inne z wnętrzności wilka syberyjskiego. Rekordzistę – mającego 48,5 tys. lat – znaleziono w wiecznej zmarzlinie pod jeziorem. Został on nazwany Pandoravirus yedoma. Drugi człon nazwy odnosi się do rodzaju permafrostu, z jakiego pochodzi wirus. Jedoma to zmarzlina z okresu plejstocenu, rozciągająca się od północno-wschodniej Syberii przez Kanadę do Alaski. 50–90 proc. jej objętości stanowi lód. Wirusy kontra ameby Rekordzista należy do pandorawirusów. To wirusy o tak dużych rozmiarach, że do ich obserwacji nie trzeba używać mikroskopu elektronowego. Pandorawirusy różnią się od innych wirusów również tym, że mają bardzo mało genów znanych z DNA innych organizmów. Gdy odkryto ten rodzaj wirusów, tylko 7 proc. ich genów przypominało geny innych żywych stworzeń. Stąd wzięło się porównanie do puszki Pandory. Inną cechą pandorawirusów jest to, że atakują wyłącznie pewien rodzaj ameb. Tak jest również w przypadku nowego rekordzisty z Syberii. Naukowcy stwierdzili, że po rozmrożeniu wrócił do aktywności, pozwalając mu zainfekować właśnie ameby. Czy wirusy z wiecznej zmarzliny mogą być groźne? Naukowcy podkreślają, że dawne wirusy znajdujące się w wiecznej zmarzlinie stanowią jednocześnie zagadkę i wyzwanie. Mogą wśród nich być bowiem również takie, które atakują nie tylko ameby. I które – jak SARS-Cov-2 – mogą być dla nas zupełnie nowe, a przez to niebezpieczne. Wirusy sprzed 15 tys. lat odkryte tybetańskim lodowcu Jak wynika z badań, większość z wirusów nie była wcześniej znana ludziom. Czy mogłyby wywołać chorobę groźniejszą niż COVID-19? – Sytuacja może być znacznie bardziej niebezpieczna w przypadku chorób roślin, zwierząt i ludzi wywołanych pojawieniem się nieznanego starożytnego wirusa – napisali badacze w swojej pracy. Naukowcy zwracają przy tym uwagę, że od czasu ich odkryć z 2014 i 2015 r. nie opisano żadnych nowych „ożywionych” wirusów. – To błędnie sugeruje, że takie odkrycia są rzadkie, a „wirusy zombie” nie stanowią zagrożenia dla zdrowia publicznego – napisali francuscy naukowcy. Dodali, że publikują nowe dane, by urealnić tę opinię. Ich zdaniem rozważanie ryzyka związanego z pojawieniem się nowego rodzaju patogenu, który „wróci” na Ziemię w efekcie roztapiania się wiecznej zmarzliny, jest jak najbardziej uzasadnione. Źródła: biorxiv.org, Nature. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
W azjatyckim lodowcu odkryto nieznane wcześniej mikroorganizmy. Eksperci ostrzegają, że mogą wywołać nową pandemię
Zmiany klimatyczne powodują, że coraz częściej i coraz szybciej lodowce na świecie topnieją. W niektórych znajdują się mikroorganizmy, które mogą być niebezpieczne dla człowieka. Co się stanie, gdy wydostaną się z lodu?
W tym artykule: Po raz pierwszy dokonano sekwencjonowania mikroorganizmów z lodowców Drobnoustroje uwięzione w lodowcu były w większości nieznane Zmiany klimatyczne powodują topnienie lodowców, z których mogą wydostać się niebezpieczne wirusy i bakterie Za najnowsze odkrycie odpowiadają naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk. Badacze pobrali próbki z 21 lodowców, które znajdują się na Wyżynie Tybetańskiej. To wyżyna, która leży w Azji Centralnej, głównie na terytorium Chin. Podczas analizy uczeni odkryli obecność ponad 900 mikrobów, których nigdy wcześniej nie znano. Po raz pierwszy dokonano sekwencjonowania mikroorganizmów z lodowców Po wykryciu drobnoustrojów naukowcy postanowili zsekwencjonować ich DNA. Następnie udało im się skatalogować informację genetyczną o poszczególnych mikrobach. Spis ten nazwano TG2G. Co ciekawe, to pierwszy raz w historii, kiedy stworzono sekwencje mikroorganizmów, które pochodzą z lodowca. Badacze odkrycie opisali na łamach czasopisma naukowego „Nature Biotechnology”. Topniejące lodowce mogą uwolnić nieznane bakterie i radioaktywne związki Amerykanie z centrum badawczego Camp Century na Grenlandii pozbywali się odpadów radioaktywnych, które zostały pod warstwą lodu. Nikt nie spodziewał się, że tak szybko zaczną stanowić zag... Chińscy uczeni opisują, że wśród łącznie 968 mikroorganizmów większość stanowiły bakterie. Naukowcom udało się jednak zidentyfikować również różne rodzaje glonów i grzybów oraz archeony, czyli drobne jednokomórkowce, które zaliczamy do prokariontów. Drobnoustroje uwięzione w lodowcu były w większości nieznane Tym, co najbardziej zaskoczyło odkrywców, był fakt, że większość mikrobów była całkowicie nieznana nauce. – W lodowcach warunki środowiskowe są niezwykle ekstremalne. Temperatury są bardzo niskie, a poziom promieniowania słonecznego wysoki. Regularnie dochodzi do zamrożenia i rozmrażania powierzchni lodu – piszą w artykule naukowcy. Oto największa bakteria, jaką naukowcy znaleźli na Ziemi. Zgadniesz, ile mierzy? W karaibskich lasach namorzynowych kryje się bakteria gigant. Jej dokładne badanie zakwestionowało naszą wiedzę o organizmach jednokomórkowych, ich rozmiarach i sposobach rozmnażania. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/naukowcy-znalezli-najwieksza-bakterie-na-ziemi-zgadniesz-ile-mierzy-fot-jean-marie-volland-9ce8283.jpeg" width="938" height="380" alt="Naukowcy znaleźli największą bakterię na Ziemi. Zgadniesz, ile mierzy? (fot. Jean-Marie Volland)" title="Naukowcy znaleźli największą bakterię na Ziemi. Zgadniesz, ile mierzy? (fot. Jean-Marie Volland)" /> – To wszystko sprawia, że organizmy mogą przeżyć w tych warunkach wiele lat, a życie to niekiedy jest bardzo zróżnicowane – dodają. Badacze nie są jednak pewni, ile lat mogą mieć najstarsze spośród odnalezionych mikrobów. Od kilkudziesięciu lat naukowcy obserwują tendencję coraz szybszego topnienia lodowców. Co więcej, najnowsze modele klimatyczne wskazują, że do połowy XXI wieku wiele z nich utraci znaczną część swojej powierzchni. A co za tym idzie, uwolnią się z nich nie tylko olbrzymie objętości wody, ale również mikroby uwięzione od setek, a nawet tysięcy lat. Zmiany klimatyczne powodują topnienie lodowców, z których mogą wydostać się niebezpieczne wirusy i bakterie Autorzy odkrycia podkreślają, że ze względu na zmiany klimatyczne szanse, że niebezpieczne mikroorganizmy wydostaną się na powierzchnię Ziemi i wywołają nowe, nieznane wcześniej choroby, są coraz większe – Uwięzione w lodzie chorobotwórcze mikroby mogą doprowadzić do nowej epidemii lub pandemii – podkreślają badacze. Pod ziemią jest cały nowy świat. "Dookoła są niesamowite i niespodziewanie niecodzienne organizmy" Naukowcy odkryli ogromne ilości bakterii, które funkcjonują na granicy życia i śmierci. Mikroorganizmy żyją bardzo głęboko pod ziemią, a ich odkrycie zmienia sposób patrzenia nauki na ca... Żeby zwiększać nasze szanse na powstrzymanie negatywnych skutków ubocznych procesów topnienia lodowców, warto dowiedzieć się, z jakimi drobnoustrojami możemy mieć do czynienia. Wstępna analiza naukowców z Chińskiej Akademii Nauk wykazała, że wśród mikrobów znajduje się ok. 27 tysięcy czynników wirulencji. Ta nazwa odnosi się do zdolności wniknięcia, namnożenia się oraz uszkodzenia tkanek zainfekowanego organizmu. Co więcej, o prawie połowie nie ma danych, jak groźne dla człowieka mogą być. Naukowcy ostrzegają również, że pomimo tego, iż nieznana jest żywotność poszczególnych nowych mikrobów, to nawet jeśli umrą zaraz po wydostaniu się z lodu, mają zdolność np. do wymiany swojego DNA z innymi wirusami. Uczeni twierdzą, że taka interakcja również może być szkodliwa. W jej efekcie mogą bowiem powstać nowe patogeny. Źródło: Nature Biotechnology
Oto największa bakteria, jaką naukowcy znaleźli na Ziemi. Zgadniesz, ile mierzy?
W karaibskich lasach namorzynowych kryje się bakteria gigant. Jej dokładne badanie zakwestionowało naszą wiedzę o organizmach jednokomórkowych, ich rozmiarach i sposobach rozmnażania.
W tym artykule: Największa bakteria odkryta po ponad dekadzie badań Jak duża może być bakteria? Co to są organizmy prokariotyczne? Jak rozmnaża się bakteria gigant? W 2009 roku Olivier Gros, biolog morski z Uniwersytetu Antylów Francuskich, prowadził badania w okolicach miejscowości Pointe-à-Pitre w Gwadelupie. Gros interesował się bakteriami chemosyntezującymi. Czyli takimi organizmami, które pozyskują energię, utleniając nieorganiczne związki chemiczne, a przy okazji wiążą dwutlenek węgla. Pewnego dnia naukowiec zaczerpnął do próbnika trochę mulistej wody z bagna. Zawierała liście, ziemię, resztki organiczne, a także długie i cienkie białawe włókna. Miały około centymetr długości i były przyczepione do liści namorzyn. Gros nie wiedział, co to jest. Podejrzewał, że znalazł nowy, nieopisany jeszcze przez naukowców gatunek grzyba. Nie byłoby to żadne nadzwyczajne odkrycie. Szacuje się, że tylko 7 proc. wszystkich gatunków grzybów zostało dotychczas sklasyfikowanych przez badaczy. Największa bakteria odkryta po ponad dekadzie badań Próbka z nieznanym organizmem trafiła do laboratorium. Jej badaniem zajął się jeden ze studentów Grossa, Jean-Marie Volland, oraz biolożka molekularna Silvina Gonzalez-Rizzo. Przeprowadzone przez nich analizy mikroskopowe i genetyczne doprowadziły do zaskakującego wniosku. Widoczne gołym okiem białe nitki z niewielkimi segmentami to gigantyczne bakterie nieznanego dotychczas gatunku. „To zmienia nasze spojrzenie na świat”. Naukowcy odnaleźli grzyba, który ma... miliard lat Pobił dotychczasowy rekord, także należący do grzyba, o około 600 milionów lat. O ich istnieniu zrobiło się głośno dopiero w lutym tego roku, kiedy praca opisująca odkrycie pojawiła się w serwisie naukowych preprintów. Po pół roku została opublikowana w najbardziej prestiżowym czasopiśmie naukowym świata – „Science”. Jak duża może być bakteria? Nowoodkryta największa bakteria została nazwana Thiomargarita magnifica. Jest 5000 razy większa niż większość bakterii i 50 razy większa niż największe znane dotychczas bakterie. Jej długość może przekraczać 9 tys. mikrometrów, czyli 9 mm. – To tak, jakby człowiek przeciętnego wzrostu spotkał innego człowieka wysokości Mount Everestu – porównuje Jean-Marie Volland, jeden z autorów pracy. Przez lata o istnieniu tego giganta wiedziała tylko niewielka grupa naukowców. Badania trwały długo, ponieważ naukowcy chcieli upewnić się, że Thiomargarita magnifica faktycznie jest jednokomórkową bakterią prokariotyczną. Co to są organizmy prokariotyczne? Prokarionty to najprostsze organizmy, jaki istnieją na Ziemi. Ich komórki nie zawierają jądra komórkowego ani żadnych organelli. Thiomargarita magnifica należy do tej grupy. Jednak – jak wykazały badania – zasadniczo różni się od innych jej przedstawicieli. Jak się okazało, bakteria ta ma organelle – wewnętrzne membrany, które otaczają rybosomy i DNA. Naukowcy nazwali je pepinami. – Ich istnienie prowadzi do segregowania materiału genetycznego wewnątrz komórki. I zmienia nasz podstawowy koncept budowy komórki bakteryjnej – napisali badacze w swojej pracy. Jakby tego mało, okazało się również, że Thiomargarita magnifica zawiera ponadprzeciętnie dużo genów. Jest ich prawie 12 tys., czyli ponad trzy razy więcej niż ma zwykła komórka prokariotyczna. Wśród nich znajdują się geny odpowiedzialne za utlenianie siarki i wiązanie dwutlenku węgla, czyli za wspomnianą wcześniej chemosyntezę. Jak rozmnaża się bakteria gigant? Thiomargarita magnifica kryła jeszcze jedną niespodziankę. Dotychczas naukowcy sądzili, że bakterie nie mogą osiągać dużych rozmiarów, ponieważ utrudniałoby im to rozmnażanie. Bakterie rozmnażają się przez podział. Zanim nastąpi, podwajają rozmiary ciała, tak by każda z komórek potomnych była odpowiedniej wielkości. W przypadku gigantycznych bakterii to podwojenie rozmiaru byłoby trudne do osiągnięcia. Bakterie jelitowe wpływają na myślenie. Naukowcy znaleźli związek między mikrobiomem a kondycją mózgu Chcesz mieć sprawny umysł? Zadbaj o swoje bakterie jelitowe – radzą uczeni. Właśnie wykazali, że bakterie te wpływają na kondycję intelektualną. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/bakterie-jelitowe-wplywaja-na-myslenie-naukowcy-znalezli-zwiazek-miedzy-mikrobiomem-a-kondycja-mozgu-fot-getty-images-1ff7640.jpeg" width="938" height="528" alt="Bakterie jelitowe wpływają na myślenie. Naukowcy znaleźli związek między mikrobiomem a kondycją mózgu (fot. Getty Images)" title="Bakterie jelitowe wpływają na myślenie. Naukowcy znaleźli związek między mikrobiomem a kondycją mózgu (fot. Getty Images)" /> Bakteria z Gwadelupy znalazła sposób i na to. Po prostu odłącza jeden swój segmencik, który staje się komórką potomną. To zaś zupełnie zmienia sposób, w jaki dotychczas opisywano rozmnażanie bakterii. – Fałszywe przekonania dotyczące możliwych rozmiarów wirusów opóźniły odkrycie klasy największych wirusów o ponad sto lat – piszą autorzy w pracy w „Science”. – Podobne uprzedzanie mogło sprawić, że nie dostrzegliśmy w ogóle całej grupy gigantycznych bakterii, którą być może od dawna mamy tuż przed nosem – podsumowują. Źródło: EurekAlert, Science. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Mikrobiom: jak drobnoustroje wpływają na każdy etap naszego życia – od narodzin do starości
Im dłużej naukowcy badają żyjące w nas drobnoustroje, tym więcej dowiadują się o zaskakującym wpływie jaki te mikroorganizmy wywierają na nasz wygląd, działania, myśli i uczucia. Skutki istnienia mikrobiomu mogą być głębokie – i zaczynać się niesłychanie wcześnie. Czy o zdrowiu i dobrym samopoczuciu człowieka rzeczywiście decydują bakterie, wirusy, grzyby i pierwotniaki żyjące w jego jelitach i płucach, na skórze oraz gałkach ocznych?
Mikrobiom – gdzie się znajduje? Jakie będzie pełnić funkcje? Nauka o mikrobiomie jest wciąż stosunkowo nowa. Minęło zaledwie 15 lat od chwili, gdy wystartowała na poważnie, co oznacza, że większość przeprowadzonych dotąd badań ma charakter wstępny i ograniczony do zaledwie kilkunastu myszy lub ludzi. Uczeni znaleźli powiązania między mikrobiomem i chorobami. Nie potrafią jeszcze przedstawić jasnych związków przyczynowo-skutkowych dotyczących naszego żywego inwentarza i określić, co to wszystko oznacza dla nas. Tym niemniej ten żywy inwentarz jest sam w sobie niepojęty. Obecnie uważa się, że w przypadku typowego młodego mężczyzny liczy on ok. 38 bln mikrobów, nieco więcej, niż wynosi liczba rzeczywistych komórek ludzkich. Zdaniem większości najbardziej entuzjastycznych badaczy w niezbyt odległej przyszłości rutynowym działaniem może stać się podawanie dawki zdrowych mikrobów. Będą podawane w postaci prebiotyków (związków działających jak podłoże, na którym mogą się rozwijać dobroczynne drobnoustroje), probiotyków (czyli dobroczynnych mikrobów jako takich) lub przeszczepów kału (obfitujących w mikroby z fekaliów zdrowych dawców) – co pozwoli nam zrealizować zapowiedź jak najlepszego działania od wewnątrz. Mówiąc o mikrobiomie, mamy na myśli głównie przewód pokarmowy, w którym żyje ponad 90 proc. ludzkich mikroorganizmów. Ale w innych rejonach też kłębi się życie. Drobnoustroje kolonizują każde miejsce, w którym wnętrze ciała styka się z zewnętrzem: oczy, uszy, nos, usta, pochwę, odbyt, drogi moczowe. Występują też na każdym centymetrze kwadratowym skóry, najliczniej pod pachami, w pachwinach, między palcami stóp i w pępku. Każdy z nas posiada szczególną mieszankę mikrobów, odmienną od zestawu każdego innego człowieka. Aktualne obserwacje wskazują, że jest możliwe, iż dwie osoby mogą mieć mikroby, których gatunki pokrywają się w zerowym stopniu, jak twierdzi Rob Knight z Center for Microbiome Innovation na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. Oto kilka faktów związanych z wpływem mikrobiomu na nasze życie, od niemowlęctwa po starość. Mikrobiom dziecka – czym różni się mikrobiom dziecka po cesarskim cięciu? Płód w macicy jest zasadniczo wolny od mikrobów. Potem przeciska się przez kanał rodny, napotykając całe mnóstwo bakterii. Podczas porodu pochwowego dziecko jest zalewane mikrobami żyjącymi w pochwie. Zostaje też wystawione na bakterie jelitowe matki, kiedy jego twarz mija krocze i odbyt. Te matczyne mikroby jelitowe natychmiast zaczynają kolonizować jelita noworodka z jego rozwijającymi się komórkami odpornościowymi. W ten sposób na bardzo wczesnym etapie mikrobiom przygotowuje układ odpornościowy do zdrowego funkcjonowania w późniejszych okresach życia. Lecz kiedy dziecko przychodzi na świat przez cesarskie cięcie, nie ma szansy na ten kontakt. Jelita dziecka zostają obsiane innymi mikrobami – nie tymi z jelit matki, tylko z jej skóry, mleka, z rąk położnej, a nawet ze szpitalnej pościeli. Te wczesne różnice mogą mieć konsekwencje trwające całe życie. W roku 2018 Paul Wilmes z Centre for Systems Biomedicine na Uniwersytecie Luksemburskim opublikował wyniki badania 13 dzieci urodzonych pochwowo i 18 przez cesarkę. Wraz z kolegami analizował drobnoustroje ze stolca noworodków i ich matek, a także wymazy pochwowe matek. Dzieci po cesarskim cięciu miały znacząco niższe poziomy bakterii wytwarzających lipopolisacharydy (główny bodziec dla rozwijającego się układu odpornościowego). To obniżenie utrzymywało się co najmniej przez pięć dni po porodzie, co zdaniem Wilmesa może mieć długofalowe konsekwencje dla odporności. W końcu, zazwyczaj około pierwszych urodzin, mikrobiomy dzieci urodzonych przez cesarskie cięcie i pochwowo, stają się z grubsza takie same. Jednak Wilmes uważa, że różnice, które zaobserwował w pierwszych dniach życia, oznaczają, że dzieciom po cesarkach może brakować okresu „uzbrajania”, gdy komórki odpornościowe są nastawiane na odpowiednie reakcje na obce czynniki. Uboższe populacje mikrobów u dzieci po cesarskich cięciach mogą tłumaczyć dlaczego później są one bardziej podatne na szereg problemów odpornościowych. Wilmes twierdzi, że być może któregoś dnia dzieci urodzone przez cesarskie cięcie będą mogły otrzymywać probiotyki uzyskiwane z określonych szczepów bakterii swoich matek. To teoretycznie powinno obsiać ich jelita pomocnymi mikrobami, ale taka probiotyczna terapia to wciąż odległa przyszłość. Czy mikrobiom jelitowy ma wpływ na nasze zdrowie i alergie? Alergie pokarmowe stały się dziś powszechne. Uważa się, że na ten wzrost wpływa wiele czynników, m.in. większa liczba cesarskich cięć i nadużywanie antybiotyków, które mogą likwidować ochronne bakterie. Cathryn Nagler z Uniwersytetu w Chicago zastanawiała się, czy wzrost liczby przypadków dziecięcych alergii pokarmowych można powiązać z mieszanką mikrobową w jelitach. W zeszłym roku badacze opublikowali wyniki badania ośmiorga sześciomiesięcznych niemowląt, z których połowa była uczulona na krowie mleko, a połowa nie. Odkryli, że mikrobiomy obu grup są całkiem odmienne. Zdrowe niemowlęta miały bakterie, których można się spodziewać u typowo rozwijających się dzieci w ich wieku. Natomiast bakterie dzieci z alergią na krowie mleko bardziej przypominały mikrobiom dorosłych. U alergicznych dzieci przejście od niemowlęcego do dorosłego mikrobiomu, normalnie powolne, odbyło się „z prędkością światła”, jak mówi Nagler. Wykorzystując próbki stolca, badacze przeszczepili bakterie jelitowe badanych dzieci sterylnym myszom. Takim, które wydobyto na świat przez cesarskie cięcie i hodowano w sterylnych warunkach, żeby nie miały żadnych mikrobów. Myszy, które otrzymały przeszczepy od zdrowych niemowląt, uzyskały ochronne bakterie zapobiegające alergii na krowie mleko. Natomiast przeszczepy od dzieci uczulonych nie zapewniały takiej ochrony i te myszy przejawiały reakcję alergiczną. Dalsza analiza wykazała, że w ochronie pierwszej grupy myszy, najważniejszą rolę wydaje się odgrywać zwłaszcza jeden gatunek bakterii, wyjątkowy dla ludzkich niemowląt – Anaerostipes caccae z klasy Clostridia. Nagler, która jest prezesem i współzałożycielką chicagowskiego startupu farmaceutycznego ClostraBio, liczy na to, że uda się jej sprawdzić terapeutyczny potencjał tych bakterii u laboratoryjnych myszy – a w końcu także pacjentów z uczuleniami. Pierwszym wyzwaniem było znalezienie w jelitach miejsca, w którym te dobroczynne mikroby mogłyby wylądować. Nawet w niezdrowym mikrobiomie, jak mówi Nagler, wszystkie nisze są już wypełnione – żeby Clostridia mogły wejść, coś innego musi wyjść. Dlatego firma ClostraBio opracowała lek, który uwalnia niszę w mikrobiomie. Nagler podawała myszom ten środek, a następnie faszerowała je różnorakimi drobnoustrojami Clostridia wraz z błonnikiem pokarmowym, który sprzyja ich rozwojowi. Ma nadzieję, że w ciągu dwóch lat rozpocznie testy kliniczne na ludziach. Ostatecznym celem jest podawanie tych środków dzieciom z alergiami pokarmowymi. Mikroby jelitowe można też powiązać z innymi chorobami dziecięcymi, takimi jak cukrzyca typu 1. W Australii naukowcy pobrali próbki stolca od 93 dzieci, w których rodzinach występowała ta postać cukrzycy. Stwierdzili, że te, u których rozwinęła się choroba, miały wyższe poziomy enterowirusa A. Jeden z badaczy biorących udział w tym studium, W. Ian Lipkin z Columbia University Mailman School of Public Health, ostrzega naukowców przed pośpiesznym wyjaśnianiem przyczyn choroby – cukrzycy bądź każdej innej – samymi tylko różnicami w mikrobiomie. Na razie wiadomo tylko tyle, że pewne mikroby mają związek z pewnymi stanami chorobowymi. Mimo tego zastrzeżenia Lipkina, ekscytują się możliwości nauki o mikrobiomie. Spodziewa się, że za 5–10 lat badacze zrozumieją mechanizmy wpływu mikrobiomu na organizm. Co pozwoli rozpocząć próby kliniczne na ludziach, by zademonstrować, jakie skutki zdrowotne przynoszą jego zmiany. Jak naukowcy chcą zwalczyć mikrobiom trądzikowy? Duża część nastolatków w krajach rozwiniętych ma skłonność do wyprysków. W ich przypadku rzeczywiście wydaje się istnieć coś takiego jak „trądzikowy mikrobiom”. Skóra wielu nastolatków jest szczególnie gościnna dla dwóch szczepów Cutibacterium acnes blisko powiązanych z trądzikiem. Większość szczepów tych bakterii, choć mają w nazwie słowo acnes (trądzik), jest nieszkodliwa albo pomocna, bo trzymają na dystans patogenne mikroby. Prawdę mówiąc, C. acnes jest dominującym składnikiem normalnego mikrobiomu twarzy i szyi. Ale posiadanie łajdackiego szczepu C. acnes może być problemem. To jeden z elementów potrzebnych do rozwoju trądziku, twierdzi Amanda Nelson, dermatolożka z Penn State University College of Medicine. Inne to łój (tłuszcz wytwarzany przez gruczoły łojowe w celu nawilżania skóry), będący dla C. acnes pożywką, zatkane mieszki włosowe i reakcja zapalna. Te cztery czynniki działają wspólnie. Trądzikowy mikrobiom był przedmiotem badania prowadzonego przez Washington University School of Medicine w St. Louis. W ramach którego naukowcy stwierdzili, że jedyny lek na trądzik prowadzący do długotrwałej remisji – izotretynoina, działa po części poprzez zmianę skórnego mikrobiomu ograniczającą liczbę bakterii C. acnes przy zwiększaniu jego ogólnej różnorodności. W tym zdrowszym, bardziej zróżnicowanym środowisku niedobrym szczepom C. acnes trudniej jest się zadomowić. Teraz, gdy badacze już wiedzą, że izotretynoina działa poprzez zmienianie trądzikowego mikrobiomu, mogą próbować stworzyć mikrobowe leki. Te alternatywne środki mogą obejmować coś, co naukowcy z Washington University nazywają „prebiotycznymi nawozami” i „pestycydami”. Te pierwsze to mikroby, które tworzą warunki umożliwiające rozkwit zdrowego mikrobiomu skórnego. Te drugie działają na wybrane szczepy – likwidują szkodliwe szczepy C. acnes, a pozostawiają w spokoju te dobroczynne. W skład mieszanki mogą też wchodzić probiotyki, suplementy doustne lub stosowane miejscowo, zawierające bezpośrednie dawki dobroczynnych szczepów Cutibacterium. Na co wpływa mikrobiom dorosłego człowieka? A co by było gdybyś mógł wycisnąć więcej ze swoich treningów, przenosząc mikroby z jelit sportowca do swoich własnych? To pytanie, na które chcieli odpowiedzieć naukowcy z Uniwersytetu Harvarda. Przez dwa tygodnie pobierali codziennie próbki stolca od 15 uczestników Maratonu Bostońskiego 2015 – zaczynając na tydzień przed biegiem, a kończąc tydzień po nim – i porównywali je z codziennymi próbkami 10-osobowej grupy kontrolnej, która nie brała udziału w wyścigu. Stwierdzili, że kilka dni po maratonie biegacze mieli w stolcu wyraźnie więcej bakterii Veillonella atypica niż pozostali. – To był dla nas rodzaj objawienia, z uwagi na unikalny metabolizm Veillonelli, której preferowanym źródłem energii są mleczany – mówi Aleksandar Kostic, z Joslin Diabetes Center i Szkoły Medycznej Harvarda. Mleczany powstają w mięśniach w trakcie intensywnego wysiłku – Zaczęliśmy się zastanawiać, czy Veillonella metabolizuje mleczany z mięśni sportowców. A jeżeli tak, to czy zastrzyki tych mikrobiomów mogłyby pomóc ludziom niebędącym sportowcami w osiąganiu lepszych wyników. Potem badacze sięgnęli po laboratoryjne myszy. Wyodrębnili Veillonella ze stolca jednego biegacza. Wprowadzili ją do organizmów 16 myszy z normalnymi mikrobiomami, sprawdzonymi pod kątem patogenów. Następnie umieścili gryzonie w karuzelach, zmuszając je do biegu aż do wyczerpania. To samo zrobili z 16 myszami kontrolnymi, używając innych bakterii, niemetabolizujących mleczanów. Myszy z Veillonella były w stanie biec o 13 proc. dłużej niż kontrolne. Skłoniło to badaczy do wniosku, że mikrobiom może odgrywać kluczową rolę w wydajności fizycznej. Kostic mówi, że ten eksperyment stanowi „naprawdę elegancki przykład tego, jak dochodzi do symbiozy” człowiek-mikrobiom. Veillonella korzysta, kiedy mięśnie gospodarza, dzięki wysiłkowi, generują mleczany, którymi się żywi. Z kolei gospodarz również korzysta, bo Veillonella przetwarza mleczan w propionian, który zwiększa wydolność. Podwyższa tętno i zwiększa metabolizm tlenowy, a być może także redukuje stan zapalny mięśni. Mikrobiom może się też przyczyniać do mniej korzystnych zjawisk, m.in. stanów umysłu takich jak niepokój i depresja. W 2016 r. naukowcy z irlandzkiego University College Cork zademonstrowali związek mikrobiom-depresja, przeszczepiając szczurom stolec ludzi z depresją. Czy szczury również na to zachorują? Badacze podzielili 28 laboratoryjnych gryzoni na dwie grupy. Szczury eksperymentalne otrzymały przeszczep z łączonego preparatu ze stolca trzech mężczyzn z ciężką depresją, szczury kontrolne zaś z łączonego stolca trzech zdrowych mężczyzn. Okazało się, że przeszczep kału mężczyzn z depresją doprowadził do depresji u szczurów. W porównaniu z grupą kontrolną wykazywały utratę zainteresowania przyjemnymi czynnościami (co u szczurów mierzy się częstotliwością picia słodzonej wody) i zwiększony niepokój (unikanie otwartych lub nieznanych sekcji laboratoryjnego labiryntu). Naukowcy przyznają, że mamy tu przeskok między szczurami i ludźmi. Twierdzą jednak, że ich praca stanowi dowód na to, iż mikrobiom jelitowy może odgrywać rolę w rozwoju depresji. Zajęcie się tymi mikroorganizmami może któregoś dnia pomóc w leczeniu depresji i innych zaburzeń nastroju. Jak mikrobiom zmienia się z wiekiem? Mikrobiom jest stały, a zarazem wciąż się zmienia. Twój wyjątkowy profil drobnoustrojowy ustala się zasadniczo około czwartego roku życia i tylko znaczące zmiany – przejście na inną dietę, rozpoczęcie nowego programu ćwiczeń, przeprowadzka, spędzanie pod gołym niebem dużo większej lub mniejszej ilości czasu, przyjmowanie antybiotyków – mogą na niego tak naprawdę wpłynąć. Ale w pewnym sensie mikrobiom zmienia się bezustannie – do maleńkich wahnięć dochodzi przy każdym posiłku. I przez całą dorosłość zmienia się w sposób przewidywalny – prawdę mówiąc, jest do tego stopnia przewidywalny, że można oszacować twój wiek, patrząc jedynie na drobnoustroje jelitowe. Ta poręczna sztuczka, znana jako „mikrobiomowy zegar starzenia”, wymaga sztucznej inteligencji, czego dowiodła ostatnio firma Insilico Medicine, startup z Hongkongu. Naukowcy zebrali informacje na temat mikrobiomów 1165 osób z publicznie dostępnych baz danych. Mniej więcej jedna trzecia próbek pochodziła od ludzi między 20. i 40. rokiem życia, następna trzecia część od ludzi między czterdziestką i sześćdziesiątką, a reszta od osób mających więcej niż 60 lat. Dane 90 proc. badanych, oznaczone wiekiem, naukowcy poddali procesowi maszynowego uczenia. Po czym zastosowali wzorce wykryte przez SI do pozostałych 10 proc. mikrobiomów, żeby sprawdzić, czy uda się określić liczbę lat. Mikrobiomowy zegar starzenia zasugerował wiek z dokładnością do czterech lat. Co nam to mówi o fizycznych zmianach zachodzących z wiekiem, zwłaszcza przy obniżonej odporności, ogólnoustrojowym stanie zapalnym i słabowitości? Badacze z Instytutu Babraham w Cambridge próbowali to ustalić, korzystając z transplantacji kału. Wiedzieli, że układ odpornościowy funkcjonuje z wiekiem słabiej, i zastanawiali się, czy przeszczepienie kału młodych myszy starym przyniesie wzmacniające skutki. Przed przeszczepami stare myszy wykazywały znaczący spadek reakcji odpornościowych zgrupowań komórek w jelicie cienkim, znanych jako kępki Peyera. Po transplantacji kału od młodych myszy reakcja odpornościowa ich kępek Peyera powróciła do wcześniejszego stanu. Naukowcy doszli do wniosku, że niemrawa reakcja odpornościowa starych myszy jest najwyraźniej odwracalna; że można ją „uratować” poprzez przeszczep mikrobów jelitowych młodych myszy. Mikrobiom okaże się nowym sposobem na pokonanie chorób? Transfer flory jelitowej jest sztandarowym działaniem w badaniu mikrobiomu na zwierzętach. I jedną z głównych interwencji klinicznych u ludzi, gdy chodzi o wprowadzenie drobnoustrojów mogących zwalczać szeroką gamę chorób. To nie są tylko spekulacje. Przez ostatnie mniej więcej 10 lat przeszczepy kału były stosowane do leczenia nawracających zakażeń lekooporną Clostridium difficile, poważnych, potencjalnie zabójczych infekcji jelitowych. Według Colleen Kelly z Uniwersytetu Browna, współprzewodniczącej Fecal Microbiota Transplantation National Registry, każdego roku w samych tylko USA dokonuje się od 12 tys. do 15 tys. nadzorowanych medycznie przeszczepów kału. Poza przeszczepami kału naukowcy badają inne metody manipulowania naszym mikrobiomem, w tym prebiotyki, probiotyki oraz zmiany diety i ćwiczeń, mogące modyfikować mieszaninę drobnoustrojów w jelitach. Ale nawet najwięksi entuzjaści mikrobiomiki mówią, że na razie trudno jest wyciągać wnioski na temat związku mikrobiomu z ludzkim zdrowiem, i zalecają ostrożność we wprowadzaniu terapii. – Transplantacje kału i opracowywanie leków opartych na mikrobiocie wywołują ogromną ekscytację – mówi Wilmes z Uniwersytetu Luksemburskiego. Firmy pracują nad nowymi probiotykami, które „mają przywrócić zaburzony mikrobiom do stanu równowagi” – Zanim będziemy w stanie robić to właściwie i racjonalnie, musimy zrozumieć, co tak naprawdę składa się na zdrowy mikrobiom i jakie funkcje spełnia on dla swego ludzkiego gospodarza. Nie wydaje mi się, żebyśmy już teraz to wiedzieli. Źródło: NationalGeographic.com: How trillions of microbes affect every stage of our life—from birth to old age
Zrób wdech. Poczuj, jak do jamy nosowej napływa powietrze. Przepona się kurczy, powietrze wnika głęboko do klatki piersiowej. Tlen wypełnia pęcherzyki płucne, przedostaje się do naczyń włosowatych gotów zasilić każdą komórkę organizmu. Jesteś pełen życia! Pełne życia jest też powietrze, którego zaczerpnąłeś. Gdy robimy wdech, nozdrza przechwytują miliony niewidzialnych cząstek: kurz, pyłki roślin, kropelki wody, popioły wulkaniczne, zarodniki grzybów. Na tych cząsteczkach żyje bogata społeczność bakterii i wirusów. Bakterie – organizmy, które stanowią większość biomasy na Ziemi – nauka poznała mniej więcej 350 lat temu, gdy Antonie van Leeuwenhoek skonstruował mikroskop i po raz pierwszy obejrzał pod nim próbki śliny i wody ze stawu. Wirusy – które są od bakterii znacznie mniejsze, ale dużo liczniejsze – odkryto niewiele ponad sto lat temu. A dopiero w ostatnich dekadach zdaliśmy sobie sprawę z tego, jak wszędobylskie, jak wszechobecne są drobnoustroje – prosperują zarówno wśród najwyższych chmur, jak i wiele kilometrów pod powierzchnią ziemi. Zaczynamy rozumieć, jak wielostronny jest ich wpływ na zdrowie nasze i naszej planety. Niewiedza o obfitości życia mikrobiologicznego na naszym globie brała się przede wszystkim stąd, że badać mogliśmy tylko te organizmy, które umieliśmy hodować w laboratorium. Dopiero opracowane niedawno metody odczytywania kolejności nukleotydów w łańcuchu DNA (sekwencjonowania) umożliwiły badanie całych zbiorowisk mikroorganizmów w danym środowisku bez konieczności hodowli na pożywkach, w szalkach Petriego. I tak np. w 2006 r. naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory ogłosili, że próbki powietrza zebrane w San Antonio i Austin w Teksasie zawierały co najmniej 1800 gatunków bakterii – czyli praktycznie tyle co gleba. Docierają na wysokość aż 36 km. Wewnątrz chmur – mimo dawek promieniowania ultrafioletowego zdolnych uśmiercić większość bakterii – niektóre gatunki prowadzą metabolizm, a nawet (przypuszczalnie) się rozmnażają. Niewykluczone, że te bakterie biorą udział w procesie tworzenia się śnieżynek, stając się zarodkami krystalizacji, wokół których budują się kryształki lodu. Brent Christner z Uniwersytetu Stanowego Luizjany wykazał w 2008 r., że to właśnie znajdowane w śniegu mikroorganizmy są najlepszymi jądrami krystalizacji. Tak, tak: śnieg jest żywy. Drobnoustroje nie tylko żyją w powietrzu, one to powietrze stworzyły. A przynajmniej ten jego składnik, który jest nam najbardziej ze wszystkich potrzebny. Gdy na Ziemi narodziło się życie, jej atmosfera nie zawierała znaczących ilości tlenu. Gazowy tlen jest ubocznym produktem fotosyntezy, a ten proces wynalazły jakieś 2 mld lat temu sinice zwane też cyjanobakteriami. Aż połowa tlenu dostającego się do atmosfery co roku jest zasługą właśnie tych mikroskopijnych istot. Setki milionów lat temu prasinice dostały się do komórek innych organizmów, które miały stać się roślinami, i zadomowiły się w nich. To był początek świata roślin. W komórkach przodków roślin sinice stały się chloroplastami (ciałkami zieleni), komórkowymi narządami zajmującymi się fotosyntezą i wytwarzającymi przy okazji tlen. Wróćmy do mikrobów, które wdychamy. Te nie zostają w nosie, przechodzą dalej. Jama nosowa jest jednak siedliskiem zróżnicowanego zespołu stałych mieszkańców. Budują to zbiorowisko głównie bakterie z trzech rodzajów: Corynebacterium (maczugowce), Propionibacterium (bakterie propionowe) i Staphylococcus (gronkowce). To tylko jedno zbiorowisko bakteryjne spośród wielu, które tworzą ludzką mikroflorę, zwaną dziś mikrobiomem: ogół bakterii i innych drobnoustrojów (m.in. grzybów, pierwotniaków) zasiedlających naszą skórę, dziąsła, zęby, drogi moczowe, a przede wszystkim jelita. Warto wiedzieć, że liczba komórek mikroorganizmów w naszym ciele jest 10-krotnie wyższa niż liczba naszych własnych komórek, a ich łączna masa dorównuje masie mózgu: u dorosłego wynosi ok. 1350 g. Każdy z nas jest więc równocześnie organizmem żywym i ekosystemem, pełnym siedlisk goszczących gatunki tak różne, jak różnią się zwierzęta dżungli od tych z pustyni. W zdecydowanej większości zasiedlające nasze ciało drobnoustroje są pożyteczne albo nieszkodliwe. Pomagają trawić pokarm i przyswajać substancje odżywcze. Wytwarzają ważne witaminy i białka o działaniu przeciwzapalnym, których nie potrafi produkować nasz własny organizm. Uczą układ odpornościowy walczyć z chorobotwórczymi intruzami. Stali mieszkańcy skóry wytwarzają naturalny krem nawilżający i przeciwdziałają pękaniu naskórka, co mogłoby otwierać wrota zakażenia. W naszych ciałach żyje sobie także sporo typów spod ciemnej gwiazdy. U kilkudziesięciu proc. ludzi w nosie bytuje gronkowiec złocisty. Ta łagodna zwykle bakteria potrafi się uzłośliwić. Zazwyczaj jest tak, że inni członkowie mikrobiologicznego zespołu trzymają ją w szachu. Ale gronkowiec czasem zaczyna siać zniszczenie, zwłaszcza jeśli dostanie się do innych środowisk. Jeśli znajdzie się w skórze, może spowodować powstanie niezbyt groźnego ropnia albo niebezpiecznego zakażenia. W pewnych warunkach komórki bakterii łączą się w tzw. biofilm – kolonię niczym front zajmującą nowe tkanki. Bakterie tworzące biofilmy mogą zakażać cewniki dożylne i inny sprzęt szpitalny. Niektóre szczepy gronkowca złocistego wywołują zakażenia śmiertelnie groźne, np. zespół wstrząsu toksycznego. Najgroźniejsze szczepy charakteryzują się antybiotykoopornością, niewrażliwością na ten cud współczesnej medycyny, który od połowy ubiegłego stulecia uratował miliony istnień ludzkich. Im więcej wiemy o naszej mikroflorze, tym wyraźniej widzimy, że postronnymi ofiarami naszych antybiotykowych wojen z zarazkami stały się mikroby pożyteczne. Wiele dzieci, którym podawano antybiotyki o szerokim spektrum działania, cierpi na biegunkę, bo rozregulowana została ich pożyteczna mikroflora jelitowa. Stosowanie antybiotyków we wczesnym dzieciństwie ma głębokie długoterminowe skutki. Żyjąca w żołądku pałeczka Helicobacter pylori bywa przyczyną wrzodów żołądka, ale u większości z nas pełni pożyteczną funkcję, regulując działanie komórek odpornościowych. Martin Blaser z Uniwersytetu Nowojorskiego zwraca uwagę, że coraz mniej ludzi jest jej nosicielami, a przyczyną jest stosowanie antybiotyków od dziecka. Im więcej naukowcy dowiadują się o związkach między nami a naszą mikroflorą, a także o pogmatwanych współzależnościach wewnątrz niej samej, tym bardziej uznają bytujące w nas bakterie za prawdziwy ekosystem – nie zbieraninę gatunków, lecz złożony, zmienny układ licznych, wielorako powiązanych elementów pozostających w dynamicznej równowadze. Wynika stąd wniosek o konieczności większej rozwagi przy stosowaniu antybiotyków. Dotyczy to też coraz modniejszych probiotyków; chodzi nie o to, by czasowo zwiększyć liczebność takiego czy innego mikroorganizmu, lecz o wspieranie takiego składu całej mikroflory, by pozytywnie wpływała na nasze zdrowie. Nathan Wolfe