Могут ли бактерии вернуться из мертвых?

Когда мы слышим слово «вымирание», одними из первых, о ком мы думаем, являются динозавры, за которыми, возможно, следуют мамонты и саблезубые тигры.

Несмотря на то, что на нашей планете сейчас живет около 2 миллионов видов растений и животных, около 5 миллиардов видов пришло и ушло за долгую эволюционную историю Земли. Наша планета существует уже очень долгое время, и в течение многих тысячелетий на ней было много видов, которые появлялись и умирали.

Тем не менее, один тип жизни на Земле — бактерии — часто упускается из виду, даже когда речь идет об угрозе их исчезновения. Поскольку в последние годы усилились разговоры о вымирании и глобальной климатической катастрофе, это побудило все больше и больше ученых задавать один простой вопрос — возможно ли, что бактерии вымирают?

История бактерий
Краткий обзор бактерий и их роли на планете может помочь пролить свет (и перспективу) на этот вопрос.

За последние 3,5 миллиарда лет — и, возможно, дольше, по некоторым оценкам, бактерии были частью жизни Земли. Хотя они не были широко распространены примерно до 2 миллиардов лет назад, теперь бактерии заняли все доступные ниши на нашей планете, включая некоторые из самых экстремальных и недоступных нам сред, которые мы знаем, такие как вулканические горячие источники и отрицательные арктические температуры. Из общего предшественника сформировались таксономические ветви бактерий и архей, а эукариоты развивались позже.

Когда дело доходит до обсуждения разнообразия бактерий, их число впечатляет. В то время как в лаборатории выращивалось только 10 000 видов бактерий, и только 100 000 были тщательно изучены, новая оценка устанавливает вероятное число микробных видов на Земле примерно в 1 триллион!

Это число практически невозможно осмыслить, особенно с точки зрения количества видов. Помните, что существует приблизительно 1,5-2 миллиона видов животных и около 400 000 видов растений, которые сами по себе кажутся значительными количествами, но бледнеют по сравнению с микробной жизнью.

Это поднимает очевидный вопрос — почему микробная жизнь намного более разнообразна, чем другие виды жизни на планете? Да, эволюция бактерий длилась намного дольше, но это не объясняет экспоненциально большее число. К счастью, исследования ясно указали на причину этого.

Относительно простая структура бактерий означает, что они обладает способностью развиваться довольно быстро. В бактериальном мире существует довольно много генетического обмена, даже от отдаленно родственных организмов, поэтому генетический состав бактерий может меняться довольно быстро. Существует также влияние транспозонов, которые могут перестраивать гены, что может привести к быстрой диверсификации видов бактерий.

Фактически, это одна из главных проблем в современной медицине; Устойчивость бактерий росла с момента открытия антибиотиков в 20-м веке, и поскольку бактерии могут адаптироваться и развиваться так быстро, они часто способны преодолевать действие определенного антибиотика в течение нескольких лет, если не быстрее.

Бактерии и вымирание
В течение очень долгого времени большинство исследователей полагали, что бактерии не могут вымирать, основываясь исключительно на их огромном количестве, распространении по всему земному шару и способности выживать в экстремальных условиях.

Масштаб бедствия, который потребуется, чтобы стереть бактериальный вид с лица Земли, был бы просто слишком велик. В конце концов, люди уже доказали, что бактерии пережили многочисленные ледниковые периоды, когда все другие формы жизни почти полностью вымерли. Не только это, но и доказательство существования вымерших видов бактерий будет трудно, учитывая их микроскопические размеры и отсутствие способности к окаменелости.

Несмотря на это, последние достижения в области генетической секвенирования дали исследователям более четкое представление об эволюции бактерий, и было обнаружено, что многие виды бактерий вымерли за время своего 3,5-миллиардного пребывания на нашей планете. Примерно десять лет назад этот уровень вычислительных и аналитических возможностей был недоступен, поэтому ранние оценки были неполными или неверными.

Было секвенировано почти 450 000 различных видов бактерий, и эти данные были объединены с информацией из более чем 50 других исследований бактерий, чтобы создать наиболее полное бактериальное древо жизни в истории. При этом исследователи в значительной степени полагались на пробелы в эволюционном дереве, на которые намекало видообразование.

Оказалось, что убеждение, что бактерии частично невосприимчивы к событиям массового вымирания, может быть правдой, но это не значит, что они никогда не вымирают.

Фактически из-за их быстрой склонности к эволюции и адаптации считается, что большинство микробных вымираний происходит в результате конкуренции со стороны более продвинутых или хорошо приспособленных видов. Бактерии могут быть жестокими в своем стремлении распространяться и покорять, поэтому полное уничтожение конкурирующих бактерий далеко не невозможно.

Могут ли бактерии вернуться из мертвых?
С учетом изменения климата и таянием ледяных шапок, идея бактерий-зомби из прошлого стала новой темой обсуждения. Поскольку вечная мерзлота тает в некоторых частях мира, где она была заморожена в течении тысяч и тысяч лет, есть опасения, что давно мертвые микробы могут «вернуться к жизни», потенциально заражая людей и приводя к массовым эпидемиям, к котором мы не готовы. Вопрос в том, насколько реалистичен такой сценарий?

Бактерии могут переживать периоды спячки, когда им может не хватать каких-либо пищевых ресурсов поблизости и они отключают свои фотосинтетические или метаболические процессы.

Без каких-либо ресурсов для функционирования клетка “останавливается” и кажется мертвой, но может быть “возвращена к жизни”, когда доступны нитраты или другие источники энергии — часто возвращаясь к своим обычным моделям клеточного деления в течение 48 часов.

Однако на сегодняшний день не было абсолютно никаких доказательств того, что зомби-бактерии снова поднимутся из вечной мерзлоты. Когда тела умерших от эпидемии гриппа 1918 года были выкопаны из вечной мерзлоты и изучены, клетки бактерий были полностью мертвы. То же самое было обнаружено у жертв оспы.

Бактерии, способные воздействовать на человека, приспособлены выживать при температуре живого организма, а не в вечной мерзлоте в течение тысяч лет. В то время как бактерии невероятно выносливы, выживание после тысячелетий в тундре по-видимому, слишком сложная для них задача. Хотя, в природе возможно многое.

Источник: zen.yandex.ru