Бактерии из мéла

  • 3319
  • 8,3
  • 0
  • 2
Добавить в избранное
Размер нанобактерий — 50÷300 нм — не превышает размера мелких вирусов, что в большинстве случаев недостаточно, чтобы вместить даже самые необходимые для жизни ферменты, такие как комплекс репликации ДНК. В связи с этим, нанобактерии можно разглядеть только в электронный микроскоп — а, следовательно, увидеть эти загадочные частицы «живьём» шансов нет. Картинка с обложки Докладов АН США [3].
С момента первого описания нанобактерий — субмикронных белково-минеральных частиц, способных к самовоспроизведению, — не прекращаются споры, можно ли считать их живыми, или нет. Существуют данные, что нанобактерии играют роль в развитии таких распространённых заболеваний как камни в почках и желчном пузыре, ревматоидный артрит, болезнь Альцгеймера и других. Недавно опубликованное исследование, похоже, сняло корону с этих загадочных «биологических» объектов: нанобактерии не только слишком малы, чтобы быть живыми. Оказывается, они устроены не сильно сложнее, чем самый обыкновенный мел.

Открытые в начале 1980-х и впервые описанные в 1992-м году, нанобактерии сразу же приковали к себе внимание специалистов самых разных направлений: от врачей до космобиологов [1] — ведь структуры, напоминающие окаменевшие нанобактерии, были обнаружены в метеоритном образце, доставленном с Марса! Уникальной чертой этих способных к самокопированию сферических частиц органо-минеральной природы является их размер: 50÷300 нм. На специальном съезде Американской академии наук 1998-го года, посвящённом специально нанобактериям, было постановлено, что этот размер явно недостаточен для того, чтобы вместить даже ферменты, отвечающие за репликацию ДНК (для этого требуется сфера ≈200 нм в диаметре). И хотя из этого следует, что вряд ли нанобактерии можно считать живыми (если только их жизнедеятельность не основана на каких-то абсолютно отличных принципах), споры на это счёт не утихают до сих пор.

В чём-то похожая ситуация в своё время сложилась и с вирусами, но механизм их размножения с участием «по-настоящему» живых клеток хорошо изучен, и даже их способность к бесконтрольному размножению за счёт бактерий или других живых организмов, в общем-то, не позволяет величать их живыми организмами. Однако для нанобактерий, в отличие от вирусов, показана способность размножаться на питательных средах без участия клеточных механизмов «по-настоящему» живых клеток, равно как и внутри живых организмов, в частности — в крови млекопитающих. И хотя скорость роста нанобактерий примерно в 10 000 раз меньше, чем у «обычных» бактерий, им приписывают роль в таких заболеваниях как камни в почках [2] и желчном пузыре, почечный поликистоз, ревматоидный артрит, простатит, болезнь Альцгеймера и различные формы рака.

Актуальность изучения нанобактерий подкреплена ещё и тем, что в исследовании Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) показано, что рост нанобактерий многократно ускоряется в условиях невесомости, что может создать опасность почечных болезней у астронавтов.

Недавно опубликованная в Докладах АН США статья [3], похоже, ставит точку в спорах о биогенной или абиогенной природе нанобактерий. Исследователи, изучив спонтанную коагуляцию частиц карбоната кальция — вещества, в природе образующего минерал кальцит (или обыкновенный мел), — в присутствии сыворотки человеческой крови или питательной среды DMEM, обнаружили, что меловые наночастицы выглядят под электронным микроскопом в точности так же, как и нанобактерии.

«Контрольный» препарат нанобактерий был получен из сыворотки крови человека, как неоднократно было описано в литературе. Обозначив полученный образец для корректности «частицами, напоминающими нанобактерии» (ЧННБ), учёные подтвердили типичную для нанобактерий морфологию наблюдениями в электронный микроскоп и показали характерную для них скорость роста — удвоение популяции за три дня, — а также реакцию на коммерческие антитела к нанобактериям и способность вызывать кристаллизацию гидроксиапатита (гидроксифосфата кальция).

Чтобы подтвердить гипотезу об абиогенной природе нанобактерий, учёные изучали процесс образования наночастиц карбоната кальция в присутствии питательной среды для бактерий DMEM. Наличие последней оказалось необходимым, чтобы CaCO3 не кристаллизовался подобно природному кальциту, а образовывал похожие на бактерий сферические частицы (см. рисунок). И хотя механизм этого процесса остаётся пока не понятым (установлена лишь необходимость ионов Mg2+ и сывороточного белка альбумина), морфология образующихся наночастиц чрезвычайно напоминает бактериальную — вплоть до наличия «делящихся» и «почкующихся» «меловых» нанобактерий.

Наночастицы карбоната кальция, приготовленные in vitro в присутствии питательной среды, неотличимы от нанобактерий. Наночастицы готовили разведением 1:100 в питательной среде DMEM раствора 1М (NH4)2CO3 и 1M CaCl2. А. Если соли смешивать без добавления среды, то карбонат кальция образует пластинчатые кристаллы кальцита (входящего в состав обыкновенного мела) — сканирующая электронная микрофотография (СЭМ). Б. СЭМ наночастиц CaCO3, образующихся при использовании питательной среды. Наносферы по своей морфологии неотличимы от «контрольных» нанобактерий (ЧННБ); стрелками показаны «делящиеся» частицы. В. Тёмнопольная оптическая микроскопия наиболее крупных «представителей» CaCO3-частиц. Стрелкой показана форма, напоминающая череду последовательных делений клетки. Г. То же, по методу СЭМ.

Чтобы дополнительно подтвердить версию абиотической природы нанобактерий, исследователи изучили скорость их «роста» в зависимости от газового состава над средой. Дело в том, что углекислый газ (CO2) — непременный компонент атмосферы Земли — частично растворяется в воде с образованием карбонат- или гидрокарбонат-анионов, способных формировать плохо растворимую соль с кальцием (CaCO3, или просто мел). Замещая всю атмосферу над средой с растущими нанобактериями углекислым газом, учёные наблюдали замедление роста «нанобактерий», что может легко быть объяснено смещением равновесия реакции Ca2++CO32−↔CaCO3↓ влево, или, что то же самое, растворением выпавшего в осадок карбоната кальция закисляющимся из-за увеличенного парциального давления CO2 раствором. В атмосфере 100%-аргона, наоборот, скорость роста значительно увеличилась, опять-таки говоря о том, что природа процесса роста нанобактерий — чисто химическая (тут — сдвиг равновесия вправо), потому что странно было бы от живой системы ожидать ускорения роста в инертном газе.

Кроме того, учёные, как ни пытались, не смогли «поднять» из «контрольного» препарата нанобактерий (ЧННБ) с помощью ПЦР-амплификации хоть какие-нибудь образцы нуклеиновых кислот, являющихся наследственным материалом во всех без исключения известных формах жизни, включая и «полуживых» вирусов. Видимо, предыдущие сообщения о том, что нанобактерии несут в себе генетический материал, были выполнены недостаточно добросовестными исследователями.

Далее, исследователи обратили своё внимание на коммерчески доступные антитела к нанобактериям и, тщательно проанализировав их, пришли к выводу, что те связываются... просто-напросто с сывороточным альбумином, но никак не с какими-либо специфическими белками нанобактерий. Реакция же на очищенные образцы нанобактерий обусловлена, видимо, тем же альбумином, «склеивающим» частицы CaCO3 и обеспечивая им «бактериальную» форму вместо пластинчатых кристаллов.

Ну и, наконец, попытки «убить» нанобактерий неслыханно мощной дозой радиации 30 кГр (килогрэй) ни к чему не привели: нанобактерии продолжали расти как ни в чём не бывало, реагируя лишь на газовый состав над реактором.

«Я абсолютно уверен, что наша работа положит конец представлениям о биотической природе „нанобактерий“», — говорит Янг (John Ding-E Young), автор статьи в PNAS [3]. — «Мы считаем, что нанобактерии — это комплекс органических молекул и минералов, и ничего больше» [4]. Хотя, впрочем, считает Янг, то, что они не живые, ещё не означает, что они не могут быть причиной заболеваний, ведь в определённых химических условиях нанобактерии размножаются «как сумасшедшие». Это может служить причиной избыточной кальцификации, равно как и упомянутых в начале статьи камней в почках и желчном пузыре.

Но не исключено и обратное: ведь, раз нанобактерии можно считать чисто химическим феноменом, они существовали в организме человека и животных всегда, и организм эволюционировал «с учётом» того, что эти маленькие неживые существа образуют внутри свои невидимые глазу кладбища.

Литература

  1. Википедия: «Нанобактерии»;
  2. Элементы: «Причиной камней в почках могут быть нанобактерии из облаков»;
  3. Martel J., Young J.D. (2008). Purported nanobacteria in human blood as calcium carbonate nanoparticles. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 5549–5554 (в интернете);
  4. Nature news — “Nanobacteria theory takes a hit”..

Комментарии