Любопытные вопросы - 2

 

Источник:

Andreas Berheide via Legion Media

Каким может быть кислород?

У него есть три формы

До недавнего времени науке были известны только две модификации молекул кислорода. Первая — О2 является не чем иным, как кислородом, который все живые организмы используют для дыхания. Такой кислород — самый распространенный элемент на Земле. Он составляет 85% гидросферы, почти половину литосферы, и лишь в атмосфере, где кислород находится в свободном состоянии, он занимает второе место после азота — 23%.

О3 — это озон, который располагается преимущественно в верхних слоях атмосферы и защищает Землю от избыточной радиации. Озон образуется из О2 под действием солнечного излучения или электрического разряда. Он окисляет почти все металлы и большинство других элементов. Допустима лишь очень малая его концентрация, так как озон значительно более ядовит, чем угарный газ. Предельно допустимая концентрация — 0,00001%.

Существование модификации молекулы кислорода, состоящей из четырех атомов, эмпирическим путем было предсказано еще в 1920-е годы. Но получить такой кислород на практике удалось лишь в конце XX века. Для его создания ученые Римского университета заставили взаимодействовать парные молекулы кислорода и положительно заряженные ионы. В результате образовался положительный ион О4. А после добавления к полученному иону электрона была получена нейтральная молекула.

Для доказательства стабильности молекулы 4-атомного кислорода был использован метод спектрометрии, для проведения которого молекулу вновь разделили на ионы, предварительно удалив электрон. Эти вновь полученные частицы полностью соответствовали ионам первоначальной молекулы кислорода. Получение 4-атомного кислорода открывает перспективы для использования его в качестве активного окислителя ракетного топлива, что позволит увеличить вес полезного груза ракеты за счет сокращения массы окислителя.

https://tinyurl.com/47t4ufb3

Кто из живых самый «простой»?

Nanoarchaeum equitans — это единственный официально описанный вид ультрамелких морских архей из типа Nanoarchaeota, открытый в 2002 году немецким микробиологом Карлом Штеттером в гидротермальных источниках у побережья Исландии. Этот организм уникален тем, что является самым маленьким известным паразитическим или симбиотическим микроорганизмом на Земле и обладает одним из самых компактных геномов.

Ключевые биологические особенности

·        Экстремально малый размер: Диаметр клеток N. equitans составляет всего 0,35–0,50 мкм. Объём его клетки в 100 раз меньше, чем у обычной кишечной палочки.

·        Минимальный геном: Кольцевая ДНК содержит всего 490 885 пар нуклеотидов. В геноме полностью отсутствуют гены, отвечающие за синтез аминокислот, нуклеотидов, липидов и коферментов. Более 95% ДНК кодирует белки или стабильные РНК, что делает геном невероятно плотным. [1]

·        Облигатный паразитизм: Из-за неспособности самостоятельно синтезировать базовые органические компоненты, эта архея не может существовать и размножаться в чистой культуре. Она живет исключительно на поверхности клеток-хозяев — термофильных архей рода Ignicoccus (в частности, Ignicoccus hospitalis).

·        Образ жизни: Обычно на одной клетке хозяина прикрепляется от 2 до 4 (иногда больше) «карликовых» клеток N. equitans. Они буквально «оседлывают» хозяина, забирая у него питательные вещества и энергию.

Среда обитания: Является гипертермофилом. Оптимально развивается при температуре около 80 °C в горячих серных источниках на морском дне.]

Официальные англоязычные источники для детального изучения:

·        Научная работа о расшифровке генома в журнале PNAS / PubMed

·        Подробный разбор биологии микроба на MicrobeWiki

·        Обзорная статья на портале ScienceDirect [1, 2, 3]

 

Однако в 2025 году ученые открыли еще более мелкий организм - Sukunaarchaeum mirabile

Candidatus Sukunaarchaeum mirabile — это уникальный микроорганизм из домена архей с рекордно малым геномом размером всего 238 тысяч пар оснований (238 кбп), открытие которого в 2025 году размыло границу между классическими живыми клетками и вирусами. [1, 2]

Находка принадлежит международной группе биологов из Канады и Японии под руководством эволюционного микробиолога Рё Харады (Ryo Harada) из Университета Далхаузи и Такуро Накаямы (Takuro Nakayama) из Университета Цукубы. [1, 2]

---

1. Как было сделано открытие

Ученые обнаружили Sukunaarchaeum случайно во время метагеномного анализа морского планктона, собранного в океане. Они секвенировали ДНК одноклеточной водоросли-динофлагеллята Citharistes regius, известной своими внутренними бактериями-симбионтами. [1, 2]

Среди ожидаемых цепочек генов исследователи наткнулись на странную крошечную кольцевую молекулу ДНК, длина которой составляла всего 5% от размера генома кишечной палочки (E. coli). Поначалу её приняли за артефакт секвенирования, но многократные перепроверки подтвердили: внутри планктона живет совершенно новая, автономно реплицирующаяся клеточная сущность. [1]

Свое название микроорганизм получил в честь Сукуна-бико-на — карликового божества из японской мифологии, а mirabile переводится с латыни как «удивительный» или «чудесный». [1, 2]

---

2. Главные особенности Sukunaarchaeum mirabile

• Отсутствие метаболизма: У этого существа практически полностью удалены гены, отвечающие за выработку энергии, синтез аминокислот, углеводов и витаминов. Он не умеет самостоятельно питаться или дышать. [, 2]
• Чистый репликативный коралл (Replicative Core): Геном содержит всего 189 генов, кодирующих белки. Почти все они сжаты до выполнения одной задачи — копирования собственной ДНК, транскрипции РНК и сборки белков. [, 2, 3]
• Отличие от вирусов: Вирусы не имеют собственного аппарата для синтеза белка. Sukunaarchaeum, напротив, сохранил гены для построения собственных рибосом, транспортных и матричных РНК. То есть структурно это полноценная клетка, но функционально ведущая себя как вирус. [, 2, 3, 4]
• Новая ветвь эволюции: Филогенетический анализ показал, что паразит является не просто «ужавшейся» версией известных микробов, а представляет собой древнюю, глубоко обособленную эволюционную ветвь внутри древа архей, которую выделили в отдельный тип. [1, 2]
• Глобальное присутствие: Проверив общедоступные базы биоинформатических данных (Environmental Sequence Data) со всего мира, авторы открытия обнаружили, что похожие на Sukunaarchaeum фрагменты ДНК массово встречаются в морской воде по всей планете. Эта скрытая экосистема ультрамалых паразитов раньше просто игнорировалась фильтрами оборудования. [1]