Микробиология

Чем сложнее устроен организм, тем больше минимальный размер генома, которым он должен обладать, — хотя, одновременно со сложностью, часто сильно возрастает и избыточность. Самыми маленькими геномами среди эукариот (организмов, имеющих ядро) обладают облигатные внутриклеточные паразиты — они, подобно вирусам, многое «заимствуют» у своих хозяев. До недавнего времени рекордсменом считался возбудитель микроспоридоза Encephalitozoon cuniculi — всего 2,9 млн. пар нуклеотидов, организованных в максимум 2000 плотно упакованных генов. Однако теперь пальма первенства перешла родственному организму — E. intestinalis: рекордно малый геном этого паразитического гриба состоит всего из 2.3 миллионов пар нуклеотидов.

Не часто бывает, чтобы научное открытие, даже опубликованное на страницах самого престижного научного издания, мгновенно облетело весь мир, запестрев даже на страницах бульварных газет. Однако именно эта судьба постигла последнюю работу одиозного молекулярного биолога, основателя института имени себя, «современного Джеймса Уотсона» — словом, Дж. Крейга Вентера. В институте «его имени» (JCVI) собрали, модифицировали и имплантировали синтезированный «с нуля» геном в бактериальную «оболочку», получив в результате «рабочий» микроорганизм Mycoplasma mycoides. Мы приводим высказывания восьми учёных по этому поводу, собранные и опубликованные журналом Nature.

Микроскопическая одноклеточная панцирная водоросль — кокколитофорида Emiliania huxleyi — является главным фиксатором карбонатов (а, следовательно, и атмосферного CO2) в мировом океане, играя важнейшую роль в глобальном биогеохимическом равновесии на Земле, и не в последнюю очередь — в формировании климата. Численность этих организмов регулируется вирусами семейства Phycodnaviridae, уничтожающими огромные области «цветения» E. huxleyiв водах океанов. Однако эти водоросли разработали совершенно неизвестную ранее стратегию борьбы со своими убийцами: при первых призраках заражения популяции происходит генерация гаплоидной жизненной формы водорослей (аналогичной гаметам), которые... неуязвимы для вируса, поскольку фактически «невидимы» для него! Первооткрыватели этого явления назвали его «стратегией Чеширского кота» — ведь, действительно, как можно отрубить голову, если осталась одна улыбка?

Алкалоиды — большая группа органических азотсодержащих веществ преимущественно растительного происхождения — зачастую имеют довольно сложное строение и не могут быть синтезированы химическим путём. Но и выделить существенное количество алкалоида из природного сырья часто оказывается достаточно сложно и дорого. Американским учёным удалось создать трансгенную линию пекарских дрожжей, поместив в них гены из четырёх различных организмов, и «научить» их осуществлять многостадийный синтез непосредственного предшественника алкалоида, применяющегося в медицине (хотя, к сожалению, не только), — морфина.

Окружающий мир населен огромным количеством микроорганизмов. Невозможно даже представить себе бесконечное разнообразие, которое таит в себе мир микробов: их можно найти практически в любом месте на планете — в почве, воздухе, горячих источниках и водах Мертвого моря, и даже — в Арктических льдах. Однако и человеческий организм подобен обитаемой планете, населённой сотнями видов микроорганизмов. Исследования последних лет дают все основания говорить о том, что кожа человека обладает сложной и многогранной микробной флорой. В процессе длительного взаимодействия между организмом человека и бактериями из окружающей среды некоторые из них стали заселять различные «экологические» ниши на поверхности и в глубинных слоях кожи. Результатом этого процесса стал тонкий баланс в структуре и численности микробных популяций, определяющий нормальные или патологические состояния кожи.

Ферментация с помощью микроорганизмов является традиционным способом изменить (улучшить) свойство того или иного продукта: например, табака, сыра или вина. Швейцарские ученые показали, что использование древесины, зараженной в течение определенного срока некоторыми видами грибов, предположительно позволит добиться особого звучания у изготовленных из неё скрипок.Такая «обработка» грибами приводит к понижению плотности дерева. Сходный эффект наблюдается у древесины, выращенной в прохладном климате, что отчасти позволяет объяснить легендарное звучание скрипок Страдивари.

Эукариотические клетки имеют размер намного бóльший, чем типичные клетки бактерий, и обязаны они этим системам активного транспорта питательных веществ и метаболитов, позволяющим снять ограничение по максимальному размеру, накладываемое скоростью диффузии. Однако некоторые представители бактериального царства обладают размером, совершенно нетипичным для большинства бактерий, — так, длина бактерий Epulopiscium spp. достигает 0,6 мм! Недавние исследования показали, что это не единственная её особенность: генóм бактерии продублирован в никогда ранее не наблюдавшемся масштабе — до 200 000 копий! Не исключено, что именно благодаря такому «тиражу» свой ДНК бактерия сумела преодолеть «диффузионный барьер» и приобрести некоторые преимущества эукариотических клеток.

Большинство антибиотиков убивает только растущие и делящиеся бактерии, оставляя нетронутыми тех, кто впал в спячку. В новом исследовании показано, что добавление правильно подобранных питательных веществ в нужной дозировке способно вызвать пробуждение «спящих» микробов на время, пока антибиотики успеют подействовать. Если это открытие сработает в клинике, то можно ожидать появления более эффективных методов терапии хронических и длительных инфекционных заболеваний (напр. туберкулез, инфекции мочевых путей и др.).