Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»


ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке



Библиотека

 
Ф. Вильчек
«Красота физики». Глава из книги


Дж. Бэрроу
«История науки в знаменитых изображениях». Глава из книги


С. Дробышевский
«Европейский папуас», или «Человек мира»: мужчина с Маркиной горы


М. Москалева
Студенты МГУ против лженауки


Ж. Резникова
И даман поманил за собой


В. Сурдин
Поиски новых планет


С. Горбунов
Сeratotherium simum cottoni. Последний из могикан


Д. Никифоров и др.
ЭКО: длинная история короткой встречи


А. Никонов
Небывалое бедствие в селе Кашкаранцы


Л. Сасскинд, Дж. Грабовски
«Теоретический минимум». Глава из книги







Главная / Новости науки версия для печати

У губок не всё так просто, как кажется


Губки, самые простые многоклеточные, имеют весьма разнообразную окраску, которую им придают бактерии симбионты — как выяснилось, очень многочисленные. На фото из обсуждаемой статьи в Science: губка Xestospongia muta (на заднем плане), у которой симбионты составляют до 40% объема, и Agelas conifera (спереди)
Губки, самые простые многоклеточные, имеют весьма разнообразную окраску, которую им придают бактерии симбионты — как выяснилось, очень многочисленные. На фото из обсуждаемой статьи в Science: губка Xestospongia muta (на заднем плане), у которой симбионты составляют до 40% объема, и Agelas conifera (спереди)

Исследования последних лет показали, что самые простые многоклеточные — губки — представляют собой сложный симбиотический комплекс, включающий более сотни различных микроорганизмов. Многие из этих симбионтов встречаются только в губках. Более того, состав симбионтов у губок разных видов и в разных частях света оказался очень схожим. Это означает, что губки приобрели симбионтов в самом начале своей эволюции и по неизвестной причине сохранили их состав неизменным.

В последние 10–15 лет биологи начали пересматривать твердо установленные постулаты и перекраивать свою биологическую аксиоматику. Среди главных причин такого революционного движения — развитие новых методов микроскопирования и молекулярной биологии, в частности возможность читать генетические последовательности. Даже самый, казалось бы, простой организм — губка — в беспощадном свете новых методов видится уже довольно сложным.

Губку можно схематично представить в виде двух слоев клеток — эпителиальных и пищеварительных, а между слоями формируется твердый скелет из разного рода спикул (известковых или кремнезёмных игл). Хорошо известны старые опыты, в которых губку размалывали в кашу, а затем наблюдали, как клетки сами собой сортируются и снова складываются в полноценное животное. По сей день тянется дискуссия, следует ли относить губок к высокоорганизованным колониальным одноклеточным или к низкоорганизованным многоклеточным. Что может быть проще губок?

Но в последние годы выяснилось, что каждая губка — это конгломерат, включающий в себя более сотни (!) симбиотических организмов. Это стало очевидным после того, как исследователи из Алабамского университета в Бирмингеме (США) определили состав нуклеотидных последовательностей 16S-РНК у губок. Прежде симбионтов определяли с помощью лабораторного культивирования всей клеточной массы. Таким способом можно выявить только 5% микроорганизмов-симбионтов, потому что большинство симбионтов (да и свободноживущих микроорганизмов) в лабораторных пробирках не растут. Группу культивируемых в лаборатории микроорганизмов-симбионтов составили в основном фотосинтетики — цианобактерии и одноклеточные водоросли. Как и у кораллов, у губок эти микроорганизмы фиксируют углекислоту, снабжая гетеротрофную губку пищей и одновременно кислородом и энергией. Помимо них культивируются еще и актинобактерии.

Выделенные из губок актинобактерии, которые удалось культивировать в лаборатории. Фото из статьи в Science
Выделенные из губок актинобактерии, которые удалось культивировать в лаборатории. Фото из статьи в Science

Но кто еще, помимо фотосинтетиков, оказался сожителем губок? По 16S-РНК опознали архебактерий, альфапротеобактерий, актинобактерий, бактерий-нитрификаторов. В общей сложности микромир губок оказался весьма разнообразным: около 100 видов, принадлежащих к 14 типам бактерий, 2 типам архебактерий и нескольким видам эукариот. Многие из этих микроорганизмов определены пока только внутри губок, а в воде вокруг их нет. Вполне возможно, что своих симбионтов губка-родитель передает по наследству потомству: в сперматозоидах и в личинках губок обнаружили симбиотических бактерий. Замечательно, что набор симбионтов разных видов губок из разных частей света оказался очень сходным. Это означает, во-первых, что губки приобрели своих симбионтов в самом начале эволюционного пути. Во-вторых, что жизнеспособность и функционирование такого организма, как губка, требует совершенно определенного набора условий, который обеспечивается специфическим набором симбионтов.

Получается, чтобы быть губкой, недостаточно иметь два слоя клеток и скелетные иглы, необходимо еще присутствие сотни действующих лиц. Какие из этих действующих лиц главные и обязательные, а какие второстепенные и необязательные — это ученым еще предстоит выяснить. Может ли вообще губка жить без своих симбионтов? Нужно понимать, что определить функции каждого из сожителей по отдельности практически невозможно — ведь их нельзя культивировать и, следовательно, выяснить, кто чем живет. Пока что удается лишь проследить с помощью радиоактивных меченых атомов путь отдельных веществ по цепочке микроорганизмов. Самих микроорганизмов «помечают» при этом разноцветными флуоресцентными белками. Так что можно видеть, что едят различные участники губкового консорциума.

Масса клеток внутри губки, «размеченная» флуоресцентными белками. Зеленые — это клетки самой губки, синие — неопределенные симбионты, а красные — бактерия нитрификатор Nitrospira. Фото из статьи в Science
Масса клеток внутри губки, «размеченная» флуоресцентными белками. Зеленые — это клетки самой губки, синие — неопределенные симбионты, а красные — бактерия нитрификатор Nitrospira. Фото из статьи в Science

Все эти исследования заставляют философски и методологически пересмотреть вопрос о сущности целостного организма. Даже такой просто устроенный организм, как губка, на самом деле оказался набором из множества различных организмов, каждый из которых предпочитает совместную жизнь единоличному обитанию. Другой вопрос: почему сами губки эволюционировали, а их сожители сохранили консервативный облик? Ведь у всех губок набор симбионтов более или менее единообразен. Всё это вопросы для нового поколения биологов.

Но исследователи убеждены, что их работа имеет не только академический интерес. Известно, что вытяжки губок обладают хорошим лечебным эффектом для многих заболеваний, в частности подавляют рост раковых клеток. Вполне возможно, что клиническое действие оказывают не сами губки, а их симбионты. Ведь очевидно, что одна из функций симбионтов — это защищать хозяина от нежелательных паразитов. В этом случае имеет смысл поискать среди бактерий тех, кто реально может справиться с паразитарными инфекциями. Так, вещество манзамин А (manzamine), выделенное из губок, гораздо действеннее в лечении малярии, чем все известные препараты. Ученым из Института биотехнологий Мэрилендского университета в Балтиморе (США) удалось показать, что это вещество синтезируется всеми видами губок, так что вероятность его бактериального происхождения чрезвычайно высока. Если ученые найдут эту гипотетическую бактерию, то наладить производство манзамина А при нынешних технологиях будет не очень сложно.

Источник: Gretchen Vogel. The Inner Lives of Sponges  // Science. 23 May 2008. V. 320. P. 1028–1030 (DOI: 10.1126/science.320.5879.1028).

Елена Наймарк


Комментарии (9)



Последние новости: БиологияЭволюцияЕлена Наймарк

26.05
Очертания видового ареала определяются экологическими свойствами вида
24.05
Клещи ездили на насекомых уже 320 миллионов лет назад
23.05
В Китае найдены древнейшие многоклеточные водоросли
18.05
Обнаружены одноклеточные организмы с ядром, но без митохондрий
16.05
Уровень полученного образования отчасти зависит от генов
13.05
Удалось проследить зарождение и развитие меланомы от первой раковой клетки
12.05
Атмосферное давление на древней Земле было в два раза ниже современного
10.05
ГМО будут совершенствоваться при помощи искусственной эволюции
3.05
Создан семантический атлас человеческого мозга
28.04
Малыши гигантских динозавров росли очень быстро


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия