#пост_по_регламенту

Итак, начинаем выкладывать трудолюбиво собранные нашим Зоопарком папки, которые, как нам кажется, уже более или менее готовы. Если кто еще хочет в них добавиться - пишите ЛС нашего Зоопарка или в комменты (но не затягивайте, максимум в течение пары часов, иначе теряется смысл).

Встречайте, смотрите, выбирайте на свой вкус и добавляйтесь - тематические подборки:

Биология и сельское хозяйство (42 канала)

Науки о Земле (37 каналов)

В процессе сборки:

-физика
-химия
-гуманитарные науки
-медицина
-инженеры-технари
-"научно-общеполезное"

Как и раньше, собираем отдельно "мегапапку" - самые крупные, избранные каналы о науке и образовании (или просто особо понравившиеся нам).

Здравствуйте, друзья и коллеги🫶

Хочу поделиться удивительной новостью микробиологии - оказывается, тестостерон на коже влияет на развитие кожных инфекций, к которым более склонны мужчины!

В конце февраля в журнале Nature Microbiology вышла очень интересная работа, которая описывает половые различия с точки зрения восприимчивости к инфекциям.

В статье написано, что мужчины тяжелее переносят кожные инфекции и болеют ими чаще женщин. Причин этому не знали, но оказалось, что все дело в гормонах, и ответ максимально на поверхности во всех смыслах.

Клетки кожи секретируют тестостерон, причем на коже мужчин его значительно больше, чем у женщин (5-10 нМ, если кому интересны цифры). Мыши делают также, поэтому в экспериментах у мышей искусственно снизили уровень тестостерона в коже. Такие низкотестостероновые мыши стали устойчивы даже к MRSA - устойчивому к метициллину золотистому стафилококку, да и к чувствительному тоже. А стафилококк как раз вызывает "плохие" инфекции кожи.

Механизм оказался потрясающим! Он связан со стадным поведением (кворум сенсингом, чувством кворума) бактерий. Кратко повторю, что бактерии разговаривают за счёт выделения в окружающую среду молекул, и когда их становится много, то это сигнал "ура, нас достаточно, нападаем" (в случае стафилококка, но можно заменить для других на светимся, защищаемся, и много чего делаем - главное всей толпой).

Оказалось, что наш тестостерон напрямую включает эту систему чувства кворума стафилококка! Так как даже если в бактериях сделать мутацию в родной системе, то они продолжат объединяться в злостные банды на коже с тестостероном. Дигидротестостерон тоже, кстати, так действует.

Немного молекулярных подробностей - тестостерон связывается с белком AgrC (accessory gene
regulator histidine kinase) на поверхности стафилококка, заставляя его активировать каскад нападения. Структуры белка с тестостероном пока нет, есть предсказание, но там прямо кармашек специальный в белке. Сайт связывания другой, нежели чем для родных активаторов кворума.

Также в работе взяли синтетический энантиомер тестостерона - его «зеркальное отражение» симметричное. Такой двойник заблокировал систему чувства кворума стафилококка. Бактерии перестали «видеть» настоящий тестостерон и не активировали токсины. Их вирулентность резко упала, и они перестали убивать клетки человека.

Это очень интересный пример коммуникации тела человека и бактерий. Он дополняет наше понимание того как бактерии могут использовать молекулы тела человека, гормоны, буквально встраивать в свою бактериальную жизнь. Но также и наоборот, мы зависим от молекул, выделяемых бактериями. В том числе молекулы кворум сенсинга могут мимикрировать наши гормоны, то есть картина верна в обе стороны.

#кворумсенсинг #статьи #бактерии

Не забудьте съесть клетчатку

Доброго весеннего дня всем! Начнём его с невероятно интересной работы, которая напоминает о важности микробиоты, чтобы день и ум тоже были потрясающими как эта статья, и желательно долгие годы)

Мы привыкли думать, что проблемы с памятью в пожилом возрасте являются результатом гибели нейронов и старения мозга. Мало кто грешил бы на кишечник, связь не очевидная. А она есть! На днях в журнале Nature (а мы ему очень доверяем) вышло исследование, которое заставляет потянуться за сельдереем, желательно после стакана воды и присяданий).

Работа огромная, в ней провели настоящее расследование на мышах, обнаружив маленьких бактериальных преступников, которые ведут к забвению, а также молекулярные механизмы, выключаюшие память. Получился мышиный город Макондо из «Ста лет одиночества» Г.Г. Маркеса, когда люди всё забывали (вроде она, захотелось перечитать в текущих реалиях). Помню, как меня потряс этот эпизод больше 20 лет назад: люди подписывали корову и столы, чтобы не забыть, зачем они нужны. Теперь ученые нашли реальный механизм такого забывания.

В исследовании воссоздали модель обмена микробиотой, подселив молодых мышей 2 месяцев к возрастным 1.5 годовалым мышам. У грызунов, как и у людей, с возрастом меняется состав микробиоты кишечника, и молодые мыши быстро «заразились» микробиомом своих пожилых соседей. Результат был удивительным: молодые и здоровые особи начали проваливать тесты на память, словно они сами были в преклонном возрасте. При этом, если старых мышей сначала вылечить антибиотиками (то есть убрать «плохие» бактерии), их микробиом переставал быть токсичным для молодых мышей, сосесдствующих с ними. Таким образом, стало понятно, что в потере памяти виноваты не годы как таковые, а конкретные компоненты микробиоты (скорее всего бактерии), которые с годами захватывают власть в кишечнике.

В экспериментах проверяли состав микробиоты 15 мышей от рождения до естественной смерти каждые несколько месяцев - сейчас возможно в мышиной какашечке увидеть целый космос с помощью определения последовательности ДНК в ней. Такое сравнение возрастных изменений, а также изменений в микробиоте молодых мышей, живущих с возрастными, позволило предположить бакетрию кандидата, который и влияет на когнитивные функции. Это очень смелое предложение, но оно подтвердилось! Микроб с красивым названием Parabacteroides goldsteinii оказался кандидатом номер один. Чем старше была мышь, тем больше этой бактерии жило в её кишечнике. Когда исследователи специально и отдельно подселили Парабактероида молодым мышам, их память тоже ухудшилась. Но самое интересное: бактерия не проникала в мозг, спокойно жила в кишечнике. Как же она действовала? Об этом расскажу завтра, изучив ещё раз все данные статьи 🙂

❤️ Если очень ждёте продолжения мышиного детектива про память и кишечник

#теория #публикация #новостинауки #микробиота #микробиом #память

Всем здравствуйте и приветствую новых подписчиков!

Итак, переходим к самому интересному - механизму влияния микробиоты на память.

Перед продолжением этой интригующей истории небольшая небактериальная теория: механизмы памяти до сих пор остаются загадкой, но что-то уже известно - гиппокамп, находящийся внутри мозга, важен для формирования краткосрочной памяти, которая затем может переходить в длительное хранение.
От мозга отходят 12 пар нервов (с двух сторон тела), 10 пара - блуждающий нерв, или вагус, идёт очень далеко - вплоть до внутренних органов, касаясь лёгких, сердца, желудка, кишечника, половой системы. Среднецепочечные жирные кислоты — жирные кислоты среднего размера, 6-12 атомов углерода в цепочечке (они находятся между длинными - как в маслах и короткими вроде уксусной кислоты с 2 углеродами), собственно они входят в состав набирающего популярность продукта для быстрой энергии МСТ.

Итак, что же обнаружили при изучении влияния микробиоты на память по пунктам:

▶️ Всего месяц совместного проживания молодых и возрастных мышей снижал распознавание объектов молодыми мышами.

▶️ Если мышей выращивали стерильными (вообще без микробиоты), а потом подсаживали друг к другу, молодые не глупели. Да и возрастные проходили тесты лучше тех, кто жил в обычной среде с бактериями.

▶️ Parabacteroides goldsteinii переносится от возрастных мышей молодым при совместном проживании, при трансплантации микробиоты, а также размножается в кишечнике с возрастом - он и стал главным кандидатом. Влияние этой бактерии отдельно проверили в тестах на память - и правда, влияет! Несколько других бактерий тоже проверили, но на когнитивную функцию они не оказали влияния.

▶️ И тут сюрприз: у молодых мышей, живущих со стариками, сам гиппокамп был в порядке — нейроны рождались, воспаления не было, клетки поддержки (глия) не страдали. А память — да, страдала. Значит, проблема не в самом мозге, а где-то ещё.

▶️ Оказалось, что блуждающий нерв задействован в наблюдаемых процессах, этот нерв, напомню, иннервирует кишечник. Если его перерезать у здоровой молодой мыши, то память портится. Если у мышей с "испорченным" микробиомом этот же нерв слегка простимулировать (капсаицином или гормонами), память возвращается! То есть нерв можно сказать в спячке, но его можно разбудить. Но как это работает? Ответ ниже.

▶️ Для начала выяснили какой компонент бактерии так влияет. Оказалось, что если порастить бактерии в питательной среде, а потом удалить сами клетки, то среда сохраняет токсичный эффект. Загадочно, но ответ оказался простым - бактерии выделяют в среду жирные кислоты со средней длиной остова, в основном обнаружили 3-Гидроксиоктановую кислоту (C8). Аналогичные C10, C12 жирные кислоты похоже влияют - ухудшают память и ответ гиппокампа на новое при введении через рот. И этих кислот много у мышей постарше.

▶️ Нашли механизм, связанный с жирными кислотами, и продолжили его изучение. Известно, что С8 кислота взаимодействует с рецептором GPR84, и вот если рецептор поломать, то и память у молодых мышей не ухудшается при поселении к возрастным, так как каскад не запускается.

▶️ Но самое интересное, что этот рецептор находится в основном на миелоидных клетках крови (моноциты, макрофаги)... То есть система ещё усложняется на порядок. Если кровь заменить у теряющих память мышей через манипуляции с костным мозгом, то память их становится лучше. Воспаление в крови приглушает активность блуждающего нерва в кишечнике, он как бы засыпает.

️▶️ Можно ли что-то сделать? Да! Попробовали бактериофагов, которые заражают другой вид Парабактероида, и они снизили негативный эффект бактерии на память, хотя нашего подсудимого не убивали, однако влияли на синтез им жирных кислот. Это несколько мутный момент по механизму, но работает. А ещё позитивно влиял капсаицин перца, который щекотал блуждающий нерв, видимо.

▶️▶️▶️ Собираем вместе: Parabacteroides goldsteinii выделяет жирные кислоты С8-С12. Они активируют рецепторы на миелоидных клетках крови, запускается воспаление и синтез интерлейкинов. А воспаление "усыпляет" блуждающий нерв, в связи с чем мозг перестает получать сигналы от кишечника. В итоге страдает память.

Конечно, от мышей до людей дистанция огромна, и ученым еще предстоит подтвердить, работает ли этот механизм у человека. Но сама идея звучит обнадеживающе: ухудшающаяся память не всегда говорит про гибель клеток мозга. Возможно, это всего лишь следствие образа жизни, который привел к дисбалансу микробов. И если наладить диалог между кишечником и мозгом, можно будет подарить пожилым людям годы жизни с ясной памятью и острым умом.

#память #микробиота

Про древние льды и антибиотики

Стремительное таяние снега, который, казалось, будет лежать до июня, заставляет меня задуматься глобально о ледниках. Поделюсь сегодня информацией, которая меня очень поразила в свое время, а сейчас выходят все новые публикации на эту тему.

Речь идёт об устойчивости к антибиотикам. Но начну издалека, чтобы объяснить, природу явления, кто знаком, листайте к последним абзацам)

Известно, что мы живём в эру заката антибиотиков. Антибиотиками лечат бактериальные инфекции с середины 20 века. В 1945 за открытие пенициллина была вручена Нобелевская премия Флемингу, Флори и Чейну.

Пенициллин случайно обнаружили как соединение, синтезируемое плесневыми грибами, вокруг которых погибал стафилококк - возбудитель заболеваний. Многие антибиотики мы берём из живой природы, так как их синтезируют другие организмы, которым не очень нравится соседство как в случае плесени и стафилококка. Борьба за ресурсы на уровне микромира, выживает тот, кто произвёл оружие. Мы хоть и выросли относительно бактерий за пару миллиардов лет, но далеко не ушли в этом плане, к сожалению.

За 70 лет ученые обнаружили в природе и синтезировали огромное количество антибиотиков, благодаря которым спасено огромное количество жизней. Но есть одна проблема - бактерии быстро размножаются и "общаются" между собой, а ещё могут передавать генетический материал. Они могут приобретать мутации, которые делают их устойчивыми к антибиотикам и передавать их своим соседям. Зачастую устойчивость к чему-либо определяется известным геном, который находится на небольшом фрагменте генетического материала, и может легко перенестись в клетки поблизости даже другого вида. Под действием естественного отбора в присутствии антибиотика одна клетка с такой мутацией или таким геном за сутки восстановит популяцию, так как удваивается каждые 20-30 минут.

Устойчивость к антибиотикам является большой проблемой, так как постепенно растёт количество бактерий, которые устойчивы вообще ко всем антибиотикам, особенно это присуще внутрибольничным инфекциям - они, можно сказать, закаленные. Есть некоторое количество резервных антибиотиков, но с ними свои нюансы. И если человек заболевает такой инфекцией, то погибает как и 100 лет назад, когда про антибиотики ничего не слышали. Частота таких случаев каждый год возрастает. Также с каждым новым антибиотиком на фарм рынке растёт и скорость появления устойчивости к нему.

Теперь к сути интересных фактов. Раньше считали, да и я так думала, что устойчивость к антибиотикам определяется новоприобретенными за 20 век генами устойчивости или мутациями. И до появления антибиотиков в медицине этого никогда не было в природе. Это в целом нелогично, ведь антибиотики то были всегда. И действительно, оказалось, что в вечной мерзлоте, глубоких слоях почвы, льдах и пещерах, которым от тысяч до миллиона лет находят бактерий или их останки с генами устойчивости к антибиотикам. И даже в прошлой лаборатории, где я работала, это активно изучали :)

Вот, например, вышла работа про Румынскую бактерию из ледяной пещеры, которой 5000 лет, и она устойчива к 10 из 28 проверенных антибиотиков! Интересный научный обзор на русском языке. Известная публикация о 30000 летней мерзлоте, где тоже много устойчивых к антибиотикам микроорганизмов. Таких публикаций появляется довольно много. Иногда бактерий можно оживить и исследовать, как будто этих тысяч лет и не было. Но чаще используется определение последовательностей генетического материала, анализ которого также даёт весьма полную характеристику свойств микроорганизмов.

Наблюдаемые факты довольно легко объяснить - микроорганизмы сосуществуют друг с другом миллионы лет в сложных сообществах. И помимо разговорчиков и лечения своих собственных болезней занимаются устранением конкурентов в том числе с помощью антибиотиков (а способов они "придумали" очень много).

✍️ Сосульки из вечной мерзлоты не грызем, антибиотики сами себе не назначаем

❤️ Если не знали
🔥 Если знали и тоже испытываете восторг от этого знания

#антибиотики #бактерии #теория #публикации

Шок-контент про антибиотики

Добрый день и рада новым подписчикам🫶
Хочу продолжить рассказывать про антибиотики после того как мы определились, что это очень древние природные молекулы. В марте 2026 вышла большая работа, посвящённая изучению изменений микробиоты (бактерий, населяющих наши тела) после приёма антибиотиков. Журналу Nature Medicine доверяем, статья в открытом доступе, но я ниже прикреплю самые основные рисунки из неё.

Микробиота кишечника важна для нашего здоровья, настроения, нормального метаболизма и веса. Флуктуации микробиоты ассоциированы с риском диабета 2 типа, ожирения, сердечно-сосудистых заболеваний и раком кишечника. В кишечнике в норме живут сотни видов бактерий, и чем разнообразнее сообщество бактерий, тем оно стабильнее.

В этом исследовании шведские учёные проанализировали состав микробиоты кишечника 15 тысяч человек. Для этого использовали определение последовательностей генетического материала бактерий, с помощью чего можно узнать микроорганизмы в лицо и составить атлас - какие бактерии живут в кишечнике каждого человека и в каком соотношении.

Ранее я была уверена, что микробиота восстанавливается очень быстро после антибиотиков, инфекций кишечника и голоданий, в том числе за счёт наличия аппендикса. Но как минимум антибиотики можно вычеркнуть из этой картины.

Оказалось, что использование антибиотиков в виде таблеток очень сильно влияет на состав микробиоты в течение минимум года после лечения (!). Но также значительные сдвиги наблюдаются и в период вплоть до 8 лет (вероятно и дольше, но срок 8 лет взят в связи с особенностями шведской медицины). То есть 1 курс антибиотиков будет влиять отложенно на здоровье весьма продолжительное время. Эффект затухает постепенно, но боюсь, что большинство людей используют данные препараты несколько чаще, чем раз в десятилетие.

Что конкретно обнаружили:

▶️ Антибиотики приводят к изменению соотношения бактерий в кишечнике - каких-то становится меньше, каких-то больше. Эффект длится до 8 лет, но сильнее всего в 1 год.

▶️ 6 из 11 часто используемых классов антибиотиков снижает разнообразие (количество видов бактерий) микробиоты в течение года после применения. Помним, что разнообразие - залог здоровья.

▶️ Чем больше курсов антибиотиков, тем хуже - каждый раз кто-то вымирает. Но больше 3-4 курсов уже меньше влияет, так как самые беззащитные бактерии вымерли в первые 2 курса лечения.

▶️ Значительнее всего на микробиоту влияют клиндамицин, флуорохинолоны и флуклоксациллин. И разнообразие падает на 10-15%, и соотношение оставшихся бактерий очень сильно меняется. Именно с этими препаратами эффект сохраняется до 8 лет.

▶️ Самый дружественный для микробиоты антибиотик - пенициллин V. Например, клиндамицин в течение года влияет на 300 видов бактерий из 1300 найденных у всех людей, а пенициллин лишь на 30.

▶️ Тройка клиндамицин, флуорохинолоны и флуклоксацилин приводят к увеличению количества бактерий Enterocloster bolteae, E. citroniae, Flavonifractor plautii, Ruminococcus B gnаvus, Eggerthella lenta. А именно эти бактерии ассоциированы с повышением индекса массы тела, триглицеридов в крови и риска диабета 2 типа.

▶️ В обсуждении пишут, что не учитывали антибиотики в мясе, что в общем-то тоже может влиять. Но якобы в Швеции это строго регулируется. К сожалению, никакая строгость не работает в рамках больших ферм, где животные живут скученно взаперти.

От себя лично хочется ещё раз напомнить, что при доступности в России антибиотики вовсе не безобидные лекарства, хоть и спасают жизни при инфекции. Решение о назначении, а также о выборе должен принимать врач. Параллельно с этим важно поддерживать свое здоровье и иммунитет, чтобы до инфекций не доходило - прогулки, здоровое питание, меньше стресса жизнь в лесу 🏕️

#теория #публикации #антибиотики #микробиота

По оси У - разнообразие микробиоты в кишечнике, по оси Х - количество курсов антибиотиков. Песочного цвета график для терапии 4-8 летней давности, зелёным - 1-4 года назад был курс антибиотиков, сиреневый - в течение последнего года. Рисунок из Baldanzi et al., 2026, ссылка выше.

Оценка влияния разных антибиотиков на разнообразие микробиоты в течение первого года, 1-4 и 4-8 лет после терапии. Пунктир - исходное количество. Влево уменьшение, вправо увеличение (иногда и туда есть флуктуации, в статье это обсуждается). Baldanzi et al., 2026, ссылка выше.

Друзья, пришло время сделать навигацию по каналу, чтобы можно было найти интересную информацию ✅

Информация о канале и об авторе канала

Немного про научные журналы и как искать информацию самостоятельно

Про жизнь бактерий:
Размеры клеток бактерий

Бактерии тоже болеют простудой

И имеют свой иммунитет

Иногда простой, но эффективный, который мы тоже исследуем

Строят дома

Общаются друг с другом

И с большими животными

Светятся от счастья

Микробиота и здоровье человека:
Влияние бактерий в полости рта на здоровье мозга

Домашние питомцы и микробиота человека

Почему стафилококки предпочитают мужчин

Микробиота и память человека с механизмами взаимодействия

Антибиотики портят микробиоту на годы

Немного про ЗОЖ

Про вирусы:
Вирусы паразитов человека и эпилепсия

Про антибиотики:
Откуда появляется устойчивость к антибиотикам

И как антибиотики влияют на микробиоту

В планах продолжить рассказывать про жизнь бактерий, микробиоту в разных проявлениях, новые интересные статьи и научные факты, а ещё провести зум лекции по большим интересным для меня темам, связанным со здоровьем человека в контексте микробиома.

Как связаны бактерии и вегетарианство?

Здравствуйте, друзья!

Сегодня хочется обсудить бактерий и еду. Начну издалека, с еды. Телу человека нужно около 0.8 - 2 грамм белка на 1 кг массы в день в зависимости от физической активности, веса и других параметров, про это говорят нутрициологи, а также многие вокруг стали адептами белка в последнее время, в том числе производители еды участвуют в популяризации.

Белок из пищи расщепляется на отдельные компоненты - аминокислоты, а они уже могут использоваться для строительства наших собственных белков. Всего аминокислот 20 у всех живых организмов. Важно добавить, что и генетический код, собирающий их в белки, одинаков для всех (слова об изменении генетического кода в 99% случаев говорят об отсутствии компетентности).

Из 20 аминокислот 11 наш организм может синтезировать сам, а 9 должны поступать с едой, их называют незаменимые аминокислоты. Белки отвечают за практически все важные процессы в организме - ферменты есть не только в жкт, а внутри каждой клетки, а также структурные белки в клетках и мышцы, рецепторы и так далее, поэтому получать 9 незаменимых аминокислот важно с пищей.

На этом моменте возникает вегетарианство-мясоедческий конфликт. Я давно одной ногой здесь, другой там, хотела бы целиком уйти в вегетарианство, но несколько долгих опытов показали, что мой организм не всегда за эту идею. Однако причина вовсе не в незаменимости аминокислот и их отсутствии в растениях, а в их количестве и соотношении. В животном белке соотношение аминокислот более оптимально для нас. Плюс в мышцах много белка, больше чем в листьях, которым не нужно двигаться для добычи пищи, так как актин и миозин - белки, отвечаюшие за движение.

У растений есть все 20 аминокислот в белках, как у любого живого существа. Однако в отдельных видах варьирует их соотношение: например, у риса аминокислоты А (метионин) много, а аминокислоты Б (лизин) мало, у чечевицы наоборот. И так для всех 20 - у одних растений их больше, у других меньше. Поэтому разнообразная растительная диета в целом может иметь место во многих случаях. И здесь каждый вегетарианец знает, что нужно следить за бобовыми, так как в них больше всего белка (хотя все ещё меньше куриной грудки). Это долгое введение к тому, что я планирую написать в выходные - откуда же в бобовых эти белки в большом количестве и почему только в них. Речь пойдет как всегда о бактериях. Stay tuned:)

P.s. у котиков, кстати, на 1(2) незаменимых аминокислоты больше. Поэтому котики не могут быть вегетарианцами, им критически важны аргинин и таурин (таурин в 20 ак не входит) в пище, а семена таквы коты не любят, кажется.

Продолжение истории про белки 🐿️

Добрый вечер, друзья!
После долгой преамбулы перейдём к бактериям как обычно. Дело в том, что в аминокислотах всегда есть азот, поэтому они амино (NH2). В углеводах и жирах атом азота как правило отсутствует, если не идёт речь про какую-то модификацию. А азот - дело дорогое.

Взять азот из почвы не так просто, растения могут использовать нитраты. А вот в воздухе азота тьма - здесь он представлен в виде молекулы N2, составляющей 78% воздуха. Однако эта молекула инертна, то есть мы с растениями не можем взять этот азот на свои нужды. Только дайверы заботятся об азоте воздуха, но с точки зрения безопасности. А бактерии в нашем мире могут всё! В том числе перевести этот азот воздуха в форму органики.

Итак, какие бактерии могут переводить азот воздуха в доступную для других организмов форму NH3?

1️⃣ Симбиотические бактерии. Производительность 50-450 кг азота на гектар в год. Именно такая высокая эффективность и обеспечивает белковую ценность хумуса.

Rhizobium и Bradyrhizobium. Как раз они "дружат" с бобовыми растениями и образуют клубеньки на корнях. Вот они и отвечают по сути за белок в бобовых. За счёт наличия клубеньков и плотных взаимодействий с растением их КПД наибольшее. Дальше расскажу про них подробнее - это невероятно интересно!

Frankia (в честь биолога А. Б. Франка) - актиномицет, который заинтересован в деревьях и кустарниках (ольха, брусника, и другие и единственная трава Datisca) растения называют актиноризальными. Клубеньки тоже образуют.

2️⃣ Ассоциативные бактерии. Степень их контакта с растениями значительно ниже, никаких клубеньков - они обитают на поверхности корней или между клетками корня. Производительность 2-170 кг азота на гектар в год.

Azospirillum - встречается на корнях злаков и растений с клубнями.

Gluconacetobacter - встречаются на корнях картофеля, риса и даже кофе! Повышают устойчивость растений к стрессу, защищают от патогенов и стимулируют рост. Очень полезные бактерии!

3️⃣ Свободноживущие: Фиксируют азот независимо от растений. Производительность 1-80 кг азота на гектар в год.

Azotobacter - бактериальный супермэн) Живут вне тесной связи с конкретным растением (хотя есть исключения), но делают для растений очень много: поставляют доступный азот, NH3, синтезируют фитогормоны, повышают устойчивость к стрессу, защищают от патогенов, разлагают инсектициды в почве. Кроме того очищают почвы от тяжёлых металлов (полисахариды бактерий связывают их, но нужно разобраться куда потом это деть).

Цианобактерии. Это морские супергерои. Они живут преимущественно в воде и синтезируют значительную часть кислорода на планете (примерно 30%). Ну а как хобби - фиксируют азот. Проблема, что фермент нитрогеназа, необходимая для этого, чувствительна к кислороду. Поэтому есть 2 способа разобщить эти процессы. Первый - выделить под фиксацию азота специальные клетки, которые не будут заниматься фотосинтезом, так происходит у нитчатых форм. Второй, если клетка всего одна, что довольно часто, разобщить по времени - днем основная работа, ночью - хобби. Все как у людей:)

Захотелось немного написать о каждом азотно-белковом герое, потому что и правда очень важную работу делают наши маленькие друзья. А завтра разберёмся как собственно зафиксировать азот и как образуются клубеньки.

Белки и бактерии - уровень 3

Сегодня погрузимся непосредственно в работу самых эффективных фиксаторов азота N2, которые образуют клубеньки бобовых, ризобий (Rhizobium).

Ризобиум, или ризобии преобразует N2 в NH3, а затем включает его в аминокислоту глутамин и некоторые другие соединения, которые и передаёт растению. Растение в свою очередь даёт дом и питание - сахара. Это довольно тесный симбиоз, можно сказать созависимые отношения.

🌱 Как проходит реакция фиксации азота? Для этого нужен фермент нитрогеназа. Это весьма сложно устроенный и большой комплекс. У некоторых азотфиксаторов, включая родственников ризобий, железо-серный белок ферредоксин может играть роль сенсора кислорода и запускать защитные механизмы (например, полимеризацию нитрогеназы), что делает их устойчивыми к кислородному стрессу, всего год назад открыли этот механизм.

Основной компонент нитрогеназы - большой комплекс с молибденом (иногда ванадием или железом) и железом в составе. Для перевода 1 молекулы N2 в 2NH3 нужно 8 молекул АТФ, процесс весьма дорогой, не даром растения снабжают бактерий сахарами (они нужны синтеза АТФ). Схема будет на рисунке ниже. Это очень древный комплекс, который возник ещё во времена отсутствия кислорода на Земле, поэтому за счёт наличия компонентов, которые могут легко окислиться, он чувствителен к кислороду.

🌱 Чтобы защитить нитрогеназу от кислорода в клубеньках содержится легоглобин (леггемоглобин) - разновидность гемоглобина (!). У него очень высокое сродство к кислороду, больше на порядок, чем у миоглобина животных. Когда количество кислорода больше комфортного для нитрогеназы, кислород просто связывается этим белком. На гемоглобин наш с вами он отдалённо похож - есть гем с железом и белковая часть. Легоглобин произошёл от древнего гемоглобина предка растений и животных. Вот какая хитрая придумка.

🌱 С чего все начинается или как создать клубенек?
Есть очень хороший обзор на эту тему. Бактерии попадают через корневой волосок или просачиваются между клетками корня, чаще в зоне излома, где отходит корешок (также проникают и Франкии в ольху). Самое интересное - что это только начало, потому что дальше цель бактерии проникнуть внутрь клеток корня.

Постепенно появляется структура, где клетки растения, содержащие бактерии, разрастаются, так и появляется клубенек. Все это очень интересно регулируется на молекулярном уровне. То что мы обсуждали про кворум сенсинг здесь становится более сложными разговорами - так как Ризобиям приходится договариваться с клетками растения с помощью молекул.

Такая интересная и сложная система позволяет обогащать почвы азотом, а также приносить азот в белки растений, а затем к нам. Если вы склонны к растительной диете, то определённо можно записать ризобий в дневнике благодарности🫶

Итак, мы рассмотрели состав растительных белков, какие бактерии могут переводить инертный азот воздуха в доступную форму, а также как это организовано на молекулярном уровне. Все это происходит в огромных масштабах на нашей планете, и во многом благодаря этим бактериям в нас приходят нужные аминокислоты.

Какая часть понравилась больше всего?

Так работает нитрогеназа, весьма упрощенно, но уже впечатляюще! Азот отметила стрелкой. Схема из Rascio and La Rocca 2013

Схема клубенька из Zhang et al, 2024 (все статьи в открытом доступе в тексте поста). Сверху слева проникновение ризобий, внизу разросшийся клебенек, где розовым цветом отмечены инфицированные клетки, куда проникли ризобии. Это все срезы корня под микроскопом схематично

Тоже из Zhang et al, 2024. Клеточка растения, куда просачиваются ризобии - коричневые короткие палочки сверху. Мне кажется, просто чудо какое-то :)

Неожиданный интерес к земле.

Здравствуйте, дорогие друзья!

Если вы любите животных как и я, то вам понравится сегодняшнее сообщение, а если нет или не всех, то ожидайте в скором времени пост про влияние микробиоты на метаболизм лекарств (уже скачала статьи и скоро сделаю подборку).

У меня всегда в сумке лежит пара перчаток, когда нет снега - на случай дождя, если придётся собирать и прикапывать дождевых червей. Зонт не всегда, а вот перчатки стабильно:) это можно сказать базовая ценность и возвращение кармы за червей, скормленных в детстве курицам у бабушки.

Червей я очень люблю🪱❤️, как-нибудь напишу как исследовала на червях продолжительность жизни. А дождевых особенно, такие они большие и хорошенькие, их можно даже погладить перед тем как закопать. И вот на днях решила поискать, что у нас известно про микробиоту дождевых червей.

Как оказалось, мои любовь и интерес разделяют другие учёные. Буквально мой план в голове кем-то реализован🔥 Когда речь не идёт про текущие гранты, то это прекрасно))

Ещё несколько лет назад вышла работа, где показали, что в кишечнике дождевых червей ниже разнообразие бактерий, чем в почве, что логично - кто-то не приживается, кто-то переваривается. Заметили, что и количество генов устойчивости к антибиотикам в кишечнике меньше, как впрочем и в почвах, где есть дождевые черви меньше таких злостных бактерий, устойчивых к антибиотикам.

В марте этого года вышла статья, где тоже сравнивали состав микробиоты червей с составом почвы, где они живут. Правда основной фокус был не на бактериях, а на одноклеточных эукариотах (организмах с ядрами клеток, к ним и мы относимся) в кишечнике червей. Оказывается, их там в 4 раза меньше, чем в почве, и они влияют на метаболизм углерода, посмотрели их геномы внимательно.

А теперь ода червям 🤩
Их называют инженерами экосистем. Они рыхлят почву, участвуют в круговороте вещест и даже выделяют стимуляторы роста растений. Они трудятся день и ночь, чтобы все на Земле были сыты - ведь растения - это фундамент всех пищевых цепочек.

Так что теперь, когда пойдет дождь и черви вылезут в кислородном опьянении - вспомните этот пост. Может, тоже захочется надеть перчатки (листик тоже подойдёт) и прикопать пару хорошеньких тружеников)

#микробиота

Друзья, всем доброго дня!

Наши микробиологические новости временно на паузе, в мае как обычно насыщенная пора - правка и рецензирование дипломов и диссертации, несколько статей в процессе написания, чтобы успеть опубликовать в этом году. Где там нужно жить в Солнечной системе, чтобы были сутки подлиннее))

Я уехала вместе со статьями и дипломами в горы, чтобы встретить свой день рождения. Так делаю уже много лет - уезжаю в это время в важные для меня места, а в этом году купила билет прямо накануне, решив, что такая удаленка нам подходит :)

Большое всем спасибо, кто читает канал, кто любит живых существ, в том числе самых маленьких. Скоро будет и про лекарства, и про животы бабочек, и про алкоголь, и про влияние медитаций на жкт и микробиоту🫶