С Международной космической станции привезли новую бактерию
Биологи проанализировали образцы, привезенные на Землю с Международной космической станции в рамках микробиологических исследований в 2015-2016 годах. Анализ геномов трех штаммов бактерий рода Methylobacterium указал на близкое родство этих штаммов между собой, но не связал их ни с одним известным науке видом. Ученые предложили выделить эти привезенные с МКС бактерии в отдельный вид — Methylobacterium ajmalii sp. nov. Исследователи предполагают, что описанные ими бактерии могут быть полезны для выращивания растений на Земле и на МКС. Работа опубликована в Frontiers in Microbiology.
Methylobacterium — род грамотрицательных бактерий, которые способны в качестве источника энергии использовать не только привычные сахара, но и производные метана (а также некоторые более длинные углеводородные соединения). В эту группу на данный момент входит 45 видов, которые обитают в воздухе, почве, воде, осадочных породах и в растениях. Methylobacterium фиксируют азот, переводят фосфор в растворимые соединения, помогают растениям бороться с патогенами и выживать им в условиях повышенной засоленности почв.
В рамках экспериментов по исследованию бактерий, обитающих на Международной космической станции, ученые из Университета Южной Калифорнии и Калифорнийского технологического института под руководством Клэя Вана (Clay Wang) и Кастхури Венкатесварана (Kasthuri Venkateswaran) выделили четыре штамма бактерий из образцов с внутренних поверхностей МКС. Образцы были взяты в марте и мае 2015 года с обеденного стола космонавтов, стеллажа, на котором проводились эксперименты по материаловедению, и из модуля, который предназначен для наблюдения за действиями за бортом МКС. Эти же бактерии нашлись в воздушном фильтре, который вернули с космической станции на Землю в 2011 году. Исследователи провели полногеномное секвенирование бактерий и определили, что все четыре штамма относятся к роду Methylobacterium.
Ученые построили филогенетическое дерево рода Methylobacterium, описали фенотип выделенных бактерий и провели химические тесты. Им удалось выяснить, что все четыре штамма относятся к семейству Methylobacteriaceae, и три из них — бактерии неизвестного вида и близкие родственники M. indicum. Четвертый штамм определили как уже известный вид M. rhodesianum, имеющий светло-розовую окраску. Новые бактерии с МКС оказались красновато-розовыми. В результате экспериментов выяснилось, что новые бактерии — грамотрицательные подвижные палочки, умеют разлагать перекись водорода (то есть производят фермент каталазу). Они хорошо росли при температуре от 25 до 30 градусов Цельсия, и смогли выжить только при значениях рН от 6,0 до 8,0. В целом, новые бактерии оказались очень похожими на M. indicum, только не смогли, в отличие от родственного вида, расти при низких значениях рН.
Анализ генома новых бактерий указал на присутствие генов, которые обычно связывают с положительным влиянием Methylobacterium на рост растений. Например, нашелся ген miaA, кодирующий фермент, который необходим для производства цитокининов — растительных гормонов. Как и у других бактерий рода Methylobacterium, у новеньких с МКС нашлись гены, необходимые для синтеза витамина В12 (кобаламина).
Новые бактерии получили название Methylobacterium ajmalii в честь индийского ученого Аджмала Хана, который занимался проблемами биоразнообразия.
Бактерии находили не только на борту МКС, но и на ее внешней поверхности. Участник эксперимента «Тест» рассказал редакции N + 1, как бактерии-космонавты смогли добраться до орбиты.
Вера Сысоева
Это произошло после формирования нейронной связи между клетками циркадных часов и Dh44-нейронами
Биологи определили момент, в который циркадные часы начинают управлять циклами сна и бодрствования у личинок плодовых мушек. Оказалось, это происходит в начале третьего дня развития под влиянием новой связи между нейронами циркадных часов и клетками Dh44, которые контролируют бодрствование личинок. Кроме того, после формирования этой связи у личинок появилась долгосрочная память. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Циркадные ритмы у многих видов формируются еще на самых ранних этапах развития. Так, например, у млекопитающих клетки супрахиазматического ядра детеныша синхронизируют свою ритмическую активность еще во время беременности. Однако многие матери новорожденных могут подтвердить, что дети в этом возрасте редко спят ночью и бодрствуют днем — в основном их сон равномерно распределен по суткам. Исследования подтверждают, что циклы сна и бодрствования у младенцев чаще всего появляются от трех до двенадцати месяцев. До сих пор не было понятно, почему, несмотря на работу клеток циркадных часов, циклы сна и бодрствования формируются довольно поздно и как этот процесс влияет на другие функции мозга — например, долговременную память. Исследователи из университета Пенсильвании под руководством Эми По (Amy R. Poe) изучили аналогичный процесс на дрозофилах. Биологи отследили момент, в который у личинок мушек появляются циклы сна и бодрствования — это произошло в начале третьего дня развития. Чтобы понять, что именно происходит с циркадными ритмами в этот момент, исследователи изучили активность нейронов мозга у личинок. Прежде всего они проверили нейроны, которые производят нейропептид Dh44, поскольку они расположены в области циркадных часов у взрослых мушек.Для этого они создали трансгенных насекомых, у которых эти клетки синтезировали теплочувствительный ионный канал. Таким образом, когда личинок помещали в теплую среду, в Dh44-нейронах начинался ионный ток и те активировались. Оказалось, что эти клетки действительно участвуют в регуляции циклов сна: после их активации личинки на второй стадии меньше спали в течение суток (p < 0,0001). Тогда исследователи решили изучить, как активность этих клеток меняется при переходе со второй стадии личинок на третью — в момент появления ритмов сна. Оказалось, активность Dh44 не отличается на первой и второй стадии, но снижается в начале третьей. Это согласовывалось и с повышенным количеством сна у личинок в этот день: активность нейронов снизилась и они перестали оказывать свое бодрящее действие на личинок. Биологи предположили, что в этот момент Dh44-нейроны связываются с клетками, которые задают общий циркадный ритм организму мушек. Для этого они отследили нейронные связи этого мозгового центра. И действительно, при переходе со второй стадии на третью Dh44-нейроны сформировали связь с одной из клеток часов — DN1a. Ученые также подтвердили, что активация DN1a действительно «включает» Dh44 и увеличивает длительность бодрствования у личинок. Тогда исследователи решили проверить, как появление связи циркадных ритмов с циклами сна и бодрствования влияет на другие процессы в мозге насекомых. Зная, что переход памяти из кратковременной в долговременную происходят во время сна, биологи протестировали оба типа памяти у животных. Для этого они использовали стандартный для таких задач тест — проверяли, как личинки запоминают отвратительные запахи. И на второй, и на третьей стадии личинки одинаково хорошо проходили тесты на кратковременную память, а вот долговременная память появилась лишь при переходе между ними. При этом активация Dh44-нейронов, которые снижали количество сна у личинок, нарушала процессы долговременной памяти. Так, биологи не только в подробностях описали, как клетки циркадного ритма начинают контролировать циклы сна и бодрствования, но и показали, что этот процесс очень важен для развития таких сложных когнитивных функций как долговременная память. Сон и память действительно тесно связаны — депривация сна способна даже стирать воспоминания. Недавно мы писали об исследовании, в котором такие воспоминания удалось восстановить у мышей.