Самые большие клетки на Земле: таких крупных одноклеточных вы точно еще не видели!
Мы привыкли думать, что для того, чтобы увидеть живую клетку, понадобится микроскоп.
Но это не всегда так. Например, самая большая клетка человеческого тела, яйцеклетка, достигает в диаметре 0,1 мм и вполне различима невооруженным глазом. Самой крупной клеткой вообще обычно называют страусиное яйцо, хоть это и «читерство»: клетка в нем действительно одна – зародыш будущей птицы – но львиный объем яйца приходится на запасы питательных веществ. Но в природе есть и настоящие великаны, полноценные живые клетки, которые можно не только увидеть, но и просто взять, ощутив тяжесть в своей ладони.
Бактерии: клетки до 2 см
В отличие от грибов, растений и животных, бактериальные клетки не содержат ядер, и их ДНК находится прямо в цитоплазме. Кроме того, они значительно мельче, обычно не более нескольких микрон – как отдельные органеллы, работающие в клетках эукариот. Но вот недавно, изучая микрофлору мангровых зарослей на Карибских островах, биологи открыли крайне необычные бактерии, набирающие в среднем около сантиметра длины. Внешне Thiomargarita magnifica похожи на мелкие плесневые грибки: одним концом они крепятся к субстрату – палым листьям мангровых растений – и постепенно удлиняются. Самые крупные экземпляры вырастают до 2 см при диаметре в 0,15 мм, словно тонкие нити.
Ближе к концу на них постепенно образуются перемычки, от которых время от времени «отпочковываются» новые клетки бактерий.Все это сильно напоминает прошлого рекордсмена размеров среди прокариот, Thiomargarita namibiensis, найденных в донных осадках близ побережья Намибии и достигающих 0,75 мм длины. И те, и другие накапливают кристаллы серы, благодаря которым их нитчатые клетки переливаются на свету всеми цветами радуги. Благодаря этому эффекту они и получили родовое название Thiomargarita – «серная жемчужина». Интересно, что эти бактерии содержат нечто вроде ядер – мембранные структуры, внутри которых находится ДНК. Клетка может иметь около 700 таких «псевдо-ядер» и несут около 11 тысяч генов, что тоже весьма немало для прокариот. Впрочем, эти великаны микробного мира все-таки не идут ни в какое сравнение с одноклеточными эукариотами.
Водоросли: клетки до 20 см
В тропических морях довольно широко распространена валония пузатая (Valonia ventricosa), она же «глазное яблоко моряка» – водоросль, сферические клетки которой достигают 5 см в диаметре. Но если уйти на большую глубину, куда не достигает солнечный свет, можно обнаружить еще более экзотических существ. Местные ксенофиофоры могут вырастать с небольшой мяч – до 20 см – при этом оставаясь одной и полностью самостоятельной клеткой. Ксенофиофоры встречаются на глубинах вплоть до 10 км, покрывая целые участки дна, крайне бедного питательными веществами и жизнью, настоящими «лугами» из клеток самых разных изменчивых форм.
Ксенофиофоры питаются, отфильтровывая из воды органику, опускающуюся с поверхности. Как и у других фораминифер, на их поверхности откладывается хрупкий «скелет» из известняка, связанного органическими клейкими адгезивами. Клетка ветвится, заполняя каждый участок своего собственного лабиринта. А мелкие рыбки Paraliparis из семейства морских слизней откладывают сюда свою икру. Эти рыбы имеют особый яйцеклад, длинный и полый, словно игла шприца. Он позволяет им заносить икринки в самые неожиданные места: внутрь неподвижных губок или раковин моллюсков, на жабры ракообразных – и под экзоскелет ксенофиофор.
В защиту одноклеточных
Здесь же ютятся и другие глубоководные жители, находящие приют бок о бок с гигантскими одноклеточными: рачки и моллюски, многощетинковые черви и губки. Одна клетка ксенофиофоры может соседствовать с сотнями таких многоклеточных размерами меньше нее, и не все эти животные описаны наукой. Неудивительно, что в Международной информационной системе по сельскому хозяйству и смежным с ним отраслям (AGRIS), которая развивается под эгидой ООН, ксенофиофоры названы одними из индикаторов устойчивости морских экосистем, наряду с кораллами. Их повреждение и разрушение «оазисов одноклеточных» на дне ставит под угрозу целые группы местных организмов.
А между тем, самые роскошные придонные сады ксенофиофор, какие пока что удалось найти, находятся как раз в местах, полных риска – например, на абиссальных равнинах Зоны разлома Клиппертон, к востоку от Гавайских островов в Тихом океане. Здесь они покрывают миллионы квадратных километров, причем на каждом квадратном метре умещается дол 12 гигантских одноклеточных. Угроза находится тут же, в форме тяжелых сфер – конкреций полезных минералов, медленно кристаллизовавшихся из воды. Такие образования сложены ценными металлами, такими как марганец, и привлекают огромный интерес.
Целый ряд компаний – таких как Nautilus Minerals – занимаются созданием технологий и роботизированной техники для разработки таких глубоководных месторождений. Такие проекты представляют огромную угрозу для всей придонной жизни, а особенно – для больших, но чувствительных одноклеточных ксенофиофор, от которых зависит множество соседей. Впрочем, перспективы подводной добычи ресурсов и борьбы с ними – это совсем другая история, о которой мы как-то уже рассказывали.
10 уродливых животных, которые могут исчезнуть с лица Земли
Когда речь заходит о сохранении редких видов, все сразу бросаются на защиту панд и белых медведей, красивых и мощных животных. Подобные им носят название «харизматичная мегафауна», то есть достаточно крупные животные, снискавшие популярность в социальной среде. Также в этом списке находятся слоны, львы, тигры, акулы и киты. Как ни крути, а внешний вид все-таки имеет значение.
Организации по охране природы уделяют этим животным большое внимание потому, что они легко становятся объектом нашего внимания (а значит и деньги для обеспечения им условий для жизни добыть намного проще). Если бы дельфины выглядели как рыбы-капли, вряд ли им уделяли бы такое внимание. Тем не менее, по словам одних ученых, здесь вступает в дело так называемый «эффект зонтика»: защищая одни виды, мы также сохраняем и другие. К примеру, оберегая от вымирания львов, мы также помогаем той фауне, которая живет с ними в одной экосистеме.
К сожалению, последний довод не подкрепляется доказательствами. В исследовании, опубликованном в 2000 году и посвященном картам мест обитания крупных африканских млекопитающих, популярных среди туристов — африканских буйволов, слонов, носорогов, львов и леопардов, было установлено, что сохранение конкретно их среды обитания сказывается на разнообразии остальных млекопитающих и птиц не лучше, чем просто выбор районов наугад. Другими словами, районы, в которых обитают эти животные, не обязательно являются приоритетными для защиты, если ваша цель — спасти от вымирания максимальное количество видов.
Основываясь на этом, выше мы предлагаем вашему вниманию галерею из не самых симпатичных, но все еще находящихся на грани исчезновения видов, которым, как и любым другим вымирающим животным, нужно внимание и поддержка со стороны человека.
От чумы до коронавируса: история эпидемий во всем мире
История эпидемий и пандемий в мире насчитывает немало печальных страниц и всегда сопряжены большим количеством пациентов, которым требуется уход и лечение, как американским солдатам в госпитале Уэйко, Техас, одними из первых заразившимися вирусом испанского гриппа.
В дни, когда все говорят только о коронавирусе, важно вспомнить, что мировые эпидемии и пандемии в истории человечества, которые охватывали множество стран и уносили тысячи и миллионы жизней происходили и раньше. От этого никуда не деться. И важно лишь помнить, что все перечисленные и не упомянутые в тексте инфекции шли на спад. А многие даже были окончательно побеждены, что оставляет надежду на благоприятный исход и в этот раз.
Доисторическая эпидемия: около 3000 г. до н.э.
Примерно 5000 лет назад загадочная болезнь выкосила целый регион в Китае. Археологи обнаружили несколько мест на северо-востоке страны, в которых сохранились дома, буквально набитые скелетами. Возможно история эпидемий и пандемий в мире началась именно здесь, ведь учёные выяснили что данная инфекция была смертельной для людей всех возрастов, а болезнь распространялась столь стремительно, что ни времени, ни сил как следует захоронить погибших у выживших просто не было. В наши дни раскопки, названные «Хамин Манга», являются одним из самых древних примеров из подобных эпидемий на Земле.
Афинская чума: 430-426 гг. до н.э.
До сих пор достоверно неизвестно, чем была вызвана эпидемия, которую исторически принято считать чумной, хотя существуют версии, что на протяжении 5 лет жители Афин могли страдать и от брюшного тифа, и от лихорадки Эбола, и от каких-то других инфекций. Так или иначе, пополнив печальный список эпидемий и пандемий за всю историю, это событие по ориентировочным оценкам унесло 100 000 жизней, что конечно же много для античного периода. Эпидемия в итоге оказалась более смертоносной, чем вoйна между Афинами и Спартой.
Чума Антонина: 165-180 гг. н.э.
Ещё одна печальная строчка в списке эпидемий и пандемий произошла во времена Римской империи. До сих пор неизвестно, что за болезнь была на самом деле. Загадочную эпидемию, также принято считать чумой, хотя есть версии, что это была оспа. Римская империя потеряла около 5 000 000 человек, когда армия с победой вернулась домой и вместе с трофеями принесла смертельную болезнь, которая не пощадила как солдат, так и мирное население.
Чума Киприана: 250-271 гг. н.э.
К сожалению, в истории эпидемий и пандемий в мире, особенно таких древних, находится много белых пятен. Смертельная болезнь, которая названа по имени епископа Карфагена Киприана, описавшего эпидемию, также названа чумой, хотя учёные не знают достоверно, что это была за инфекция. Бушевавшая несколько лет эпидемия на пике своём уносила до 5000 жизней. В день. В одном только Риме, не говоря уже о других городах империи. Погиб как минимум 1 000 000 человек.
Юстинианова чума: 541-750 гг. н.э.
Все последующие эпидемии и пандемии в истории человечества, так или иначе обязаны этому скорбному периоду. Всё дело в том, что это первая официально и достаточно детально задокументированная пандемия, вызванная чумой. Вспыхнувшая в годы правления византийского императора Юстиниана I болезнь охватила весь цивилизованный мир и напоминала о себе на протяжении двух веков. Всего, по оценкам специалистов, пандемия унесла порядка 90 000 000 жизней.
Чёрная смерть: 1346-1353 гг.
Эпидемии и пандемии в истории в основном проходят несколькими волнами. Вторая в мировой истории пандемия чумы, бушевавшая по всей Европе и Востоку на протяжении нескольких лет получила название «Чёрной смерти». За это время погибли до 200 000 000 человек или порядка 60% всего населения Земли. Помимо высочайшей смертности чума стала толчком для развития Европы в техническом и политическом отношении.
Эпидемия «Коколизтли»: 1545-154 гг.
Вспышка одной из форм вирусной геморрагической лихорадки в Мексике и Центральной Америки получила своё название от ацтекского слова cocoliztli, что означает «вредитель». Впрочем, современные исследователи мировых эпидемий и пандемий в истории ставят под сомнение геморрагическую лихорадку и склоняются к тому, что 15 000 000 человек погибли от брюшного тифа.
Американская чума: XVI век
В списке эпидемий и пандемий за всю историю, события этого века стоят особняком. Под этим общим названием объединяют несколько бушевавших в Западном полушарии эпидемий из-за различных инфекций, завезённых европейцами. В частности американская чума истребила до 90% всего коренного населения Америки, поспособствовав краху цивилизаций инков и ацтеков. Таким образом местные народы были настолько истощены эпидемиями, что просто не могли противостоять захватчикам.
Великая чума в Лондоне: 1665-1666 гг.
Одна из грустных и трагических страниц в истории мировых эпидемий и пандемий, произошла в год «трёх шестёрок». Последняя крупная вспышка Чёрной смерти в Великобритании унесла жизни 100 000 человек, включая 15% жителей Лондона, а по завершении эпидемии столицу ждала другая трагедия — Великий пожар в Лондоне, который за четыре дня уничтожил большую часть города.
Марсельская чума: 1720-1722 гг.
Эпидемия чумы, начавшаяся с портового Марселя и впоследствии охватившая ещё несколько городов Прованса, погубила не менее 100 000 человек. За три года, что бушевала инфекция, умерла треть населения Марселя. В списке эпидемий и пандемий на территории Франции, эта вспышка чумы, стала одной из массовых в Новое время.
Эпидемия чумы в России 1770–1772 гг.
Эпидемии и пандемии в истории России, происходили, в среднем, не меньше, чем в остальных европейских странах того времени. Последняя на сегодняшний день эпидемия чумы в Центральной России, которая унесла в одной только Москве жизни до 100 000 человек пришлась на начало 1770-х. Пришедшая из Северного Причерноморья во время русско-турецкой вoйны инфекция привела к бунтам и массовым беспорядкам, подавление которых в том числе помогло победить эпидемию.
Пандемия холеры: XIX век
Пожалуй, никогда ранее мировые эпидемии и пандемии в истории человечества не были так подробно и обстоятельно записаны. Благодаря полученным данным, можно понять что на протяжении 19-го столетия мир, как минимум, трижды сталкивался с ужасающей по своим масштабам пандемией холеры. Первая вспышка 1816-1826 гг. в Европе и Азии унесла не менее 100 000 жизней, вторая в 1829-1851 гг. была не менее смертоносной и затронула ещё и Северную Америку. Ну а самой масштабной стала третья пандемия 1852-1860 гг., жертвами которой стали более 1 000 000 человек.
Третья пандемия чумы: 1855-1960 гг.
В списке эпидемий и пандемий за всю историю данное столетие ознаменовано очередным витком развития инфекции, так печально известной людям. За несколько десятилетий чума распространилась на все обитаемые континенты, став одной из самых смертоносных пандемий за всю историю человечества. Точное количество умерших неизвестно, но только в Китае и Индии чума погубила не менее 12 000 000 человек.
Натуральная оспа: 1877-1977 гг.
После того, как в 1978 году была зафиксирована последняя смерть от оспы, история эпидемий и пандемий в мире больше не знала о данной инфекции, хотя сам вирус оспы известен человечеству на протяжении всей его истории. За это время от оспы погибло свыше 500 000 000 человек по всей планете, но победить болезнь удалось лишь созданием специальной вакцины.
Пандемия гриппа 1889–1890 гг.
Эпидемии и пандемии в истории часто получают географические названия, часто по месту обнаружения очага. Последняя в XIX веке пандемия, которая за два года унесла жизни более 1 000 000 в мире, стала известна как «азиатский грипп» или «русский грипп». Возбудителем данной болезни долгое время считался вирус гриппа A подтипа H2N2, но недавно было достоверно установлено, что всему виной — вирус гриппа A подтипа H3N8.
Испанский грипп: 1918-1920 гг.
В список эпидемий и пандемий за всю историю человечества «испанка» входит как самая массовая по числу заразившихся и умерших от гриппа. Всего за несколько лет она унесла жизни до 100 000 000 человек. При этом количество заразившихся вирусом гриппа A подтипа H1N1 превысило полмиллиарда человек. Всего от «испанки» умерло примерно 5% населения Земли.
Азиатский грипп: 1957-1958 гг.
Среди списка эпидемий и пандемий часто на протяжении столетий фигурирует «азиатский грипп», однако, следует понимать что это не буквально одна и та же инфекция. Пандемия, вспыхнувшая в Китае, была вызвана новым вирусом, который стал своеобразной смесью нескольких существующих вирусов птичьего гриппа. Быстрое распространение инфекции по миру привело к гибели более чем 1 100 000 человек в странах Азии и США.
Гонконгский грипп: 1968-1969 гг.
Порядка 10 лет потребовалось вирусу гриппа A подтипа H2N2, чтобы мутировать в H3N2 и стать возбудителем Гонконского гриппа. На конец 1960-х, эта инфекция погубила около 1 000 000 во всём мире, став одной из заразных и летальных в списке эпидемий и пандемий за всю историю.
Эпидемия ВИЧ: с 1980 г.
На протяжении вот уже более чем полувека человечество ведёт борьбу с вирусом иммунодефицита человека. За это время болезнь победить не удалось, хотя антиретровирусная терапия позволяет замедлить течение заболевания. Всего же ВИЧ/СПИД на сегодняшний день унёс жизни более 35 000 000 человек. С лёгкой руки СМИ в историю эпидемий и пандемий в мире, данный вирус вошёл в массовое сознание как «чума XX века».
Пандемия «свиного» гриппа A/H1N1: 2009-2010 гг.
Вирус гриппа A подтипа H1N1 более известен как «свиной» или «мексиканский». Эта инфекция также охватила практически всю планету и унесла почти 600 000 жизней. Став одним из самых смертоносных в XXI веке, «свиной» грипп наглядно показал что эпидемии и пандемии в истории человечества, к сожалению, продолжаться и в третьем тысячелетии.
Эпидемия лихорадки Эбола в Западной Африке: 2013-2015 гг.
Среди всех эпидемий и пандемий в мире, на сегодняшней день лихорадка Эбола является самой смертельной для человека. Эпидемия началась в Западной Африке впервые в истории этого региона, к чему оказались не готовы местные специалисты, не имевшие никакого опыта борьбы с этой инфекцией. Благодаря помощи международного сообщества остановить эпидемию удалось, но всё равно погибли более 11 000 человек.
Пандемия COVID-19: с 2019 г.
Печальный список эпидемий и пандемий за всю историю человечества продолжается. Последняя на сегодняшний день пандемия, в условиях которой живёт весь мир, вызвана коронавирусом SARS-CoV-2. Пандемия затронула все обитаемые континенты, унеся на момент написания материала свыше 5 млн жизней.
Несмотря на то, что коронавирус является весьма опасной инфекцией, хочется верить, что его распространение вскоре будет остановлено и число жертв COVID-19 перестанет расти. Уже можно сказать что мировые эпидемии и пандемии в современной истории не знали таких беспрецедентных мер по снижению роста заболеваемости. По состоянию на данный момент коронавирус с точки зрения R0 (количества случаев, в среднем воспроизводимым одним заражением) превосходит обычный грипп и лихорадку Эбола, но уступает краснухе и кори. Что, впрочем, не позволяет относиться к COVID-19 сверхлегкомысленно.
Как гигантские бактерии однажды нарушили законы природы
Размер различных бактерий может варьироваться в пределах нескольких порядков, от 0,1 микрометров у Mycoplasma mycoides, что сравнимо с некоторыми крупными вирусами, до 750 микрометров у Thiomargarita namibiensis. Объем бактерий возрастает пропорционально кубу ее линейных размеров, а это означает более активный обмен веществ, что дает крупным микробам преимущество в скорости роста и размножении. Однако существуют пределы размеров, преодолеть которые бактериальные клетки не смогли.
Ученые создали компьютерную модель, которая помогает предсказать, как изменяется метаболизм и состав клетки с увеличением ее размеров. Для этого биологи оценили, сколько внутриклеточного пространства требуется для функционирования всех важных компонентов: ДНК, РНК, белков и рибосом. В 2016 году выяснилось, что по подсчетам исследователей бактерия с объемом клетки меньше 10−21 метров в кубе не сможет существовать, поскольку в ней не поместятся такие биополимеры, как ДНК и белки. Минимальный размер также ограничивают клеточные оболочки.
Теоретический объем лишь на три порядка отличается от размеров наименьших из известных бактерий. Что касается максимального предела, то чем больше бактерия, тем больше для нее требуется клеточных компонентов, которые необходимы для процессов транскрипции генов и синтеза белка, а также поддержания быстрого роста и деления. В конце концов, это приводит к так называемой рибосомной катастрофе, когда конечные размеры клетки требуют бесконечных количеств рибосом, транспортной РНК и информационной РНК. По оценкам ученых, это происходит при объеме в 10−15 кубических метров.
Интересно, что Thiomargarita namibiensis намного превышает этот верхний предел. Даже если удалить из нее довольно большую вакуоль, ее размер все равно будет больше границы рибосомной катастрофы на порядок. Ученые считают, что этому способствуют условия среды, которые благоволят медленному развитию и росту бактерий.
Свежие комментарии