Российские микробиологи заставили бактерии добывать золото

Бактерии

«В XV веке люди научились получать медь из голубых ручейков, которые вытекают из-под горных массивов. А вот поняли механизм выщелачивания цветных металлов из сульфидных руд намного позже, уже в XX веке, — рассказывает Infox.ru заведующая лабораторией хемолитотрофных микроорганизмов Института микробиологии им. С. Н. Виноградского РАН (ИНМИ РАН) Тамара Кондратьева. — Основную роль в этом процессе играют ацидофильные хемолитотрофные бактерии. Они используют в качестве источника энергии закисное железо, элементную серу и ее восстановленные соединения. Этот процесс идет при значениях pH 2−3, то есть в достаточно кислой среде, и в диапазоне температур 4−80°С. Среди них есть мезофильные, то есть пик активности которых наблюдается при 28−30°С, есть умеренно термофильные, для которых оптимум 45−55°С, и термофилы (любители тепла), это в основном археи, предпочитающие жить при температуре выше 60°С. Встречаются универсалы, которые могу окислять все субстраты. Это, например, такая грам-отрицательная бактерия Acidithiobacillus ferrooxidans. Есть бактерии, которые могут окислять только железо или только сульфидный компонент. Все эти бактерии в природных экосистемах образуют сообщества. Они ответственны за закисление водоемов, загрязнение их ионами тяжелых металлов. Также они разрушают месторождения серы, превращая их в серную кислоту. То есть с одной стороны, они приносят вред человеку. А с другой — люди научились их использовать для получения ценных металлов».

«Мы изучаем физиологию, морфологию, генетику подобных бактерий, — продолжает доктор Кондратьева. — За последние годы мы выделили новое семейство ацидофильных хемолитотрофных архей. Его представитель — очень интересная архея, растет при довольно низких температурах и окисляет железо, в то время как большинство подобных архей окисляет серу. Также мы открыли несколько бактерий рода Sulfobacillus, например Sulfobacillus sibiricus и Sulfobacillus olympiadicus. Причем мы описали их первыми, а сейчас их выделяют в различных географических зонах, в разных субстратах и в разных технологических процессах. При этом мы показали, что видовое разнообразие не очень велико, зато очень велико штаммовое разнообразие. Также мы описали ключевые факторы, отвечающие за это разнообразие. Это энергетический субстрат и концентрации тяжелых металлов. При изменении факторов среды микроорганизмы начинают к ним приспосабливаться. Как правило, изменения обратимы, но в случае возникновения необратимых изменений в структуре хромосомной ДНК можно говорить об экспериментальном получении новых штаммов. Основную роль в образовании новых штаммов играют непостоянные элементы генома, например плазмиды — молекулы ДНК вне хромосом. Также мы изучаем применение бактерий в гидробиометаллургических технологиях, то есть совершенствуем уже имеющиеся, а также создаем новые, экономически выгодные и экологически безопасные».
Технологии

«Сначала, конечно, нужно изучать метаболизм микроорганизмов в лабораторных условиях, — продолжила для Infox.ru рассказ Кондратьевой кандидат биологических наук Анна Журавлева. — Это помогает понять, как ведут себя микробные сообщества при определенных концентрациях кислорода, температуре. Открываются и интересные свойства микроорганизмов: например, сульфобациллы, окисляющие серу и железо при высоких температурах, эволюционно выработали свойство питаться еще и органическим субстратом».

«Все фундаментальные исследования, которые ведутся в нашей лаборатории, имеют важное прикладное значение, — пояснила Infox.ru кандидат технических наук Наталья Фомченко. — Сейчас цветные металлы получают из сульфидных руд пирометаллургическим способом, то есть обжигом. Это влечет за собой большое количество выбросов пыли, диоксида серы и других парниковых газов. Поэтому во всем мире возрос интерес к гидрометаллургическим процессам. Особенно интересны биогидрометаллургические процессы, то есть процессы в водной среде с участием микроорганизмов. Мы предлагаем концепцию двустадийного биоокисления сульфидных концентратов, содержащих цветные металлы и золото. Процесс разделяется на химическую и биологическую стадию, на каждой из которых создаются оптимальные условия для процессов. В такой конфигурации он может конкурировать с пирометаллургическим не только по экологическим, но и экономическим показателям. Образующийся на стадии биоокисления окислитель направляется на стадию химического выщелачивания концентратов сульфидных руд. Так получается безотходный высокоэффективный процесс, позволивший в опытных условиях получить цинк и медь. Для золота такой подход тоже подходит. Раньше золото на территории России добывали из рассыпных руд, но поскольку их запасы истощились, то работа идет с коренными рудами, содержащими неокисленные сульфиды. Бактерии могут перерабатывать руды, которые ни по какой другой технологии переработать невозможно».

http://www.infox.ru/science/tech/2009/1 … tion.phtml

Мимивирус – совершенно необычный вирус

Жан-Мишель Клавери (Jean-Michel Claverie) и его коллеги из Института структурной биологии и микробиологии Марселя впервые провели детальный анализ генетического механизма, сопутствующего заражению клетки-хозяина самым большим из известных вирусов.

Мимивирус – совершенно необычный вирус, он обладает более чем тысячей генов (по сравнению с всего лишь десятками у его собратьев), к тому же он может размножаться без помощи клеточного ядра. На этот раз в общую копилку знаний о нём были добавлены ещё 75 транскриптов.

"Классические" вирусы внедряют в жертву свою ДНК, которая, встраиваясь в ядерную, заставляет клетку производить новые копии "взломщика". Мимивирусу всё это не нужно: он справится и сам, подайте только энергию и соответствующие аминокислоты. Биологи обнаружили у него гены, которые кодируют белки, переносящие как АТФ, так и другие нужные "кирпичики".

В общем, мимивирус, не стесняясь, разворачивает в жертве своё собственное производство миллионов новых вирионов, которые после смерти клетки вырываются наружу и начинают инфицировать другие клетки.

Большой интерес нынешней работы, вышедшей в журнале Genome Research, заключается ещё и в том, что вновь получает опору предположение: подобные нынешнему гиганту вирусы в древности вполне могли стать родоначальниками ядер клеток всех животных и растений.

http://www.membrana.ru/lenta/?10311

Отредактировано VPolevoj (25-01-2011 17:57:53)

РИККЕТСИИ — мелкие, специализированные формы бактерий, обычно паразитирующие внутри эпиталиальных клеток кишечного тракта насекомых и клещей. Попадая в организм человека, некоторые виды риккетсий вызывают тяжелые заболевания.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Риккетсии

http://slovari.yandex.ru/dict/krugosvet … 003547.htm

http://www.xumuk.ru/biospravochnik/947.html

Риккетсии сначала были классифицированы как особая группа микроорганизмов, занимающих промежуточное положение между бактериями и вирусами и обладающих свойствами, характерными для обоих типов возбудителей. Они имеют очень небольшие размеры (около 0,5 мкм), почти такие же, как и наиболее крупные вирусы (около 0,3 мкм), а их репродукция, за исключением одного вида, происходит только в живых клетках, т.е., как и вирусы, риккетсии являются облигатными внутриклеточными паразитами, рост и размножение которых происходят в клетках подходящего хозяина.

Более поздние исследования позволили установить, что риккетсии являются истинными бактериями, так как обладают характерным для бактерий внутренним строением и их клеточная стенка сходна с бактериальной.

---------------------------------
Я привел ссылку про мимивирус для того, чтобы намекнуть на некоторые существующие гипотезы об образовании органелл в клетках. Есть, например, такая гипотеза, что митохондрии в клетках образовались путем поглощения одних бактерий другими (своеобразный симбиоз). Но эта гипотеза может оказаться применима и для всех других органелл, включая ядра (подобные нынешнему гиганту вирусы в древности вполне могли стать родоначальниками ядер клеток всех животных и растений).
Просто гипотеза.
Но все эти разновидности живого позволяют нам понять как это работает и как могло возникнуть.

Пропасть ("овражек") между коацерватными каплями и "амебой" (простейшими эукариотами) давным-давно заполнена, как вы сами говорили 13-ю царствами простейших, то есть бактериями. Я правда сам эти царства не считал, поэтому сказать не могу тринадцать их, или все двадцать, но думаю, что мы еще не все про бактерии знаем.

Именно бактерии, или что-то очень сильно на них похожее, были первыми ЖИВЫМИ существами.  А вирусы - тут вы правы - это скорее всего "обломки" или сильно упрощенные бактерии, которые пошли путем паразитизма, и сильно при этом преуспели.

Коацерваты же назвать живыми никак нельзя.

Это раньше, когда считали, что жизнь - это "способ существования белковых тел...", а позднее "органическая форма..." и т.д. - думали, что самое главное - это получить органические соединения (которые, кстати, именно поэтому так и называются). Но сейчас, когда в космосе нашли практически все органические вещества, этот вопрос можно считать снятым с повестки дня.

Но остался вопрос, как же из этих органических веществ получилась ЖИЗНЬ?

Потому что сколько бы и каких бы органических веществ вы не взяли (можете даже их не синтезировать, как это делал Опарин, а брать уже готовые и в любом количестве), и как бы вы их не смешивали между собой - ЖИВОГО вы не получите. Собственно живое от неживого отделяет такая малость: вот организм (человек) живой, - а вот он уже мертвый, и вроде всё в нём такое же, все органические вещества на месте, все органы точно такие же, как и миг назад, а он уже не живой. Точно так же и для клетки: вот она живая, - а вот мертвая: та же клеточная оболочка (мембрана), те же органеллы внутри, то же ядро, и те же хромосомы (гены и ДНК), но клетка - мертвая, и уже ничто не сделает её живой. В чем отличие?

В функционировании. В живом, на мой взгляд, соединены два управляемых процесса: управляемый материальный процесс, и управляемый идеальный процесс. Их сочетание (и взаимное влияние друг на друга) и порождает ЖИЗНЬ.

Управляемый материальный процесс искусственным путем, я думаю, создать можно, взять хотя бы для примера реакцию Белоусова-Жаботинского. Управляемый информационный процесс на химическом уровне пока никто искусственно не создавал, но я думаю, что и его при желании и настойчивости сделать также смогут. Но вот искусственно спроектировать и создать их, да еще так, чтобы эти процессы были бы взаимно увязаны друг с другом - вот это пока нашим ученым не под силу. Но не потому что техника слаба, а потому что слабы сами понятия.

Когда же это наконец произойдет (а это рано или поздно произойдет - я уверен), то это и будет означать, что мы наконец-то поняли, что такое ЖИЗНЬ и сумели создать её искусственно.