loader
Срочные новости раздела
Бактерии резко поменяли окружающую среду перед вымиранием

Бактерии резко поменяли окружающую среду перед вымиранием

Известно, что инвазивные виды растений или животных, попадающие в новую среду, где у них нет естественных врагов, начинают быстро размножаться, трансформируя экосистему и вытесняя аборигенные популяции. Яркий пример — жаба-ага в Австралии.

Микрофотография бактерий рода Lactobacillus plantarum  © Soundharrajan et al., Saudi Journal of Biological Sciences

Похожий, но менее понятный сценарий развивается, когда захватчик прибывает, изменяет экосистему, а затем погибает. Физики из Массачусетского технологического института обнаружили, что такое «временное вторжение» может происходить в популяциях бактерий: захватчик способствует трансформации микробиома, провоцируя переход от одного стабильного состояния сообщества к другому, а сам исчезает.

«Эти результаты показывают, что бывает так, что даже если вид не выживает в течение длительного времени, он тем не менее может оказывать долгосрочное воздействие на сообщество», — говорит старший автор исследования Джефф Гор.

Полученные данные могут показать, как такие временные захватчики влияют на экосистемы — будь то бактерии, которые изменяют микробиом кишечника человека, ненадолго появившись в его пищеварительном тракте, или козы, питающиеся так, что на обширных территориях не могут больше выжить прежние виды растений и животных.

Изначально ученые планировали изучить факторы, которые могут побудить экосистемы переключаться между двумя устойчивыми состояниями. Многие экосистемы способны существовать в альтернативных стабильных состояниях, но одна может быть более «желательной», чем другая: например, озеро, которое может быть здоровым или эвтрофным (чрезмерно покрытым водорослями). Например, Сахара стала пустыней всего 5000 лет назад — до того она была покрыта травами. Механизмы, которые управляют этими переходами, не всегда понятны, как и возможность управления ими.

Чтобы изучить принципы, которые управляют этими сложными экологическими изменениями, исследователи проверили их упрощенные версии, которые можно анализировать в лаборатории. Авторы работы изучали популяции двух видов бактерий — Corynebacterium ammiagenes и Lactobacillus plantarum, которые, как известно, подавляют рост друг друга, изменяя pH среды: в их сообществе есть два устойчивых состояния, при которых доминирует один из видов в зависимости от кислотности среды.

Далее на этих стабильных состояниях анализировали влияние временных захватчиков: из шести проверенных видов три смогли изменить общую популяционную динамику экосистемы, а затем вымерли.

Например, при стабильном состоянии микробиома, где L.plantarum правит бал, эти микроорганизмы поддерживают среду кислой, что сдерживает рост C.ammoniagenes. Захватчики, которые процветают в кислой среде, попав в нее, быстро растут. Однако такой быстрый рост производит побочные продукты метаболизма, которые повышают pH, что делает окружающую среду менее гостеприимной для инвазивных микроорганизмов и L.plantarum. В результате C.ammoniagenes снова одерживают верх.

Затем исследователи выяснили, можно ли увидеть это явление в естественных популяциях бактерий. Они взяли образцы почвы и вырастили найденные ими виды бактерий, что позволило этим сообществам достичь разнообразных альтернативных стабильных состояний в лабораторной среде. После введения тех же захватчиков, которых использовали на предыдущей стадии эксперимента, ученые наблюдали схожие закономерности быстрого роста, а затем — исчезновения захватчиков вместе со сдвигом в составе первоначального сообщества. Это показывает, что такой эффект реально происходит в естественных сообществах и не является чисто лабораторным продуктом.

Хотя то, что вид создаст условия, которые приведут к его гибели, выглядит нелогично, в природе это может происходить часто. Более ранние работы показывают, что «экологическое самоубийство», при котором вид делает окружающую среду непригодной для самого себя, не редкость.

Это происходит потому, что в микробной популяции те мутации, которые позволяют быстро расти, максимально эксплуатируя окружающую среду, в краткосрочной перспективе выигрывают у тех, кто медленно растут, сохраняя ее пригодной для жизни в будущем.

«Эта работа явно имеет важные последствия для манипулирования микробными сообществами. Возможность перехода микробного сообщества из неблагоприятного состояния в благоприятное является одной из наиболее важных задач в этой области, и команда MIT показала, как временные захватчики могут быть идеальным «выключателем» — они выполняют свою работу и затем исчезают», — отмечает Стефано Аллезина, профессор экологии и эволюции в Чикагском университете.

Можно отметить, что эта модель имеет смысл не только в упрощенных сообществах. Ученые надеются, что данные их работы помогут изучать и более сложные экосистемы, такие как озера или микробиом кишечника человека, искать эти виды инвазий, вызывающих переходные состояния, и их последствия.

Статья опубликована в журнале Science Advances   Источник: naked-science.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Американским ученым удалось обернуть вспять биологические часы клеток при помощи специального коктейля, а затем успешно протестировать эти клетки на мышах, больных диабетом. Исследователи из
подробнее...

Коллектив ученых Санкт-Петербургского университета, Белорусского государственного университета, Центра медицинской химии Тольяттинского государственного университета и Брауншвейгского технического
подробнее...

Британские медики не нашли повторных следов появления ВИЧ в организме так называемого «лондонского пациента» – 40-летнего выходца из Венесуэлы, которому 3,5 года назад пересадили костный мозг. Это
подробнее...

Экзотические атомные ядра, называемые гиперядрами, обнаруженные с помощью детектора STAR, подтвердили симметрию между веществом и антивеществом. Результат также может указывать на внутреннее
подробнее...

РИА Новости. Американские палеонтологи сделали уникальное открытие — в бирманском янтаре, знаменитом своими многочисленными окаменелостями мезозойского возраста, они обнаружили череп крохотного
подробнее...

Астрофизики выявили химические изменения в атмосфере на границе между «дневной» и «ночной» сторонами планеты WASP-76b, которые приводят к осадкам в виде капель железа. Это первый случай, когда
подробнее...

Около 60 лет назад американский ученый-физик и лауреат Нобелевской премии Николас Бломберген (Nicolaas Bloembergen) предсказал возможность существования такого явления, как ядерный электрический
подробнее...

Молекулярные биологи впервые проследили за тем, как растения защищают свой хлорофилл от перегрева и разрушения. Для этого они используют каротены – пигментные молекулы красного цвета, которые
подробнее...

Орнитологи и физики СПбГУ вместе с коллегами из Института эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова РАН и биостанции «Рыбачий» Зоологического института РАН провели междисциплинарное
подробнее...

С помощью телескопа «Хаббл» команда астрономов из Политехничесого университета Виргинии (Virginia Tech, США) обнаружила самые энергичные потоки, когда-либо наблюдавшиеся во Вселенной. Потоки исходят
подробнее...

Опыты немецких и швейцарских биологов показали, что различные обеззараживающие составы на основе этилового спирта быстро уничтожают коронавирус нового типа (SARS-CoV-2), если концентрация этанола или
подробнее...

Избранные астрономические события месяца (время всемирное):      1 апреля — Луна (Ф= 0,5+) проходит точку максимального склонения к северу от небесного экватора,1 апреля — Луна в фазе первой
подробнее...

Кроме того, исследователи из лаборатории Новосибирского научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» предоставили снимки капсидов нового коронавируса, сделанные методом негативного
подробнее...

Аргентинские палеонтологи нашли окаменевшее крыло древнего пингвина Palaeeudyptes gunnari. Необычность находки состоит в том, что сохранилась кожа крыла, и это позволило ученым изучить соединительную
подробнее...

Международная группа палеонтологов из Университета Флиндерс (Австралия) и Университета Квебека в Римуски (Канада) обнаружила в Канаде полный образец грудного плавника, который принадлежит древней
подробнее...

Изучив структуру центров зрения примитивных миног, биологи выяснили, что кора головного мозга появилась у древних позвоночных 500 млн. лет назад. Это на 300 млн. лет раньше, чем предполагали ученые.©
подробнее...

Биологи доказали, проанализировав видовое разнообразие всех отрядов и родов млекопитающих, что подвиды животных действительно играют ключевую роль в их эволюции, как об этом писал Чарльз Дарвин.©
подробнее...

Создание под названием Ikaria wariootia одним из первых на Земле обзавелось двусторонней симметрией. Ученые обнаружили у него рот, анус и кишечник, чего нет у других латерально-симметричных существ
подробнее...