Начну с того, что классификация живых организмов за всю свою историю претерпевала многие изменения, начиная свой путь с античных времен и продолжая усложняться и в наше время с большей скоростью. Даже Карл Линней в 18 веке, например, относил грибы к царству растений, что было связано с невозможностью изучить их строение с большим увеличением или биохимическим путем в то время.
К началу 20 век сформировалась единая форма систематики живых организмов, которая помогает понять ту основу, на которую следует ориентироваться для понимания положения на ней новых уровней и таксонов:
В 1990 году появилось новое понятие - домен. Это произошло в связи с развитием генетических исследований и обнаружением коренных отличий в частности у прокариот - бактерий и архей, которые оказались в разных ветвях.
Для тех, кто не знает, отличия этих трех ветвей в различных путях развития, а именно - в том, что бактерии имеют многие способы метаболизма, тогда как археи способны выживать в экстремальных для наших мерок условиях, специализируясь на определенных автотрофных процессах, таких как преобразование газов, например, метаногенез, окисление аммиака, соединений серы, при этом тоже могут быть органотрофами, то есть использовать для метаболизма готовые органические вещества. При этом и бактерии и археи по строению клетки относят к группе Прокариот, то есть "доядерных", тогда как Эукариоты - в переводе обозначаются как "ядерные", то есть имеющие внутри своей клетки не кольцевую днк, а ядро, содержащее днк в виде хромосом. Существует распространенная теория, что эукариотическая клетка образовалась в результате симбиоза различных типов прокариот, например, хлоропласты (у растений) она позаимствовала у цианобактерий, а другие органеллы в результате эволюции - от других прокариот.
Для понимания классификации архей важно знать тип метаболизма, так как как правило филогенетические ветви разных архей объединены одним типом процесса, который их "кормит". Так есть метаногены, метан-окисляющие археи, которые кстати являются родственниками и относятся к археям углеродного цикла, они, а также например галобактерии (не бактерии по сути, только по названию), являющиеся фототрофами, относятся к типу Euryarchaeota, ацидофильные археи, археи их циклов серы и железа, термофильные археи, относящиеся к типу Crenarchaeota, археи цикла азота, относящиеся к типу Thaumarchaeota, а также органотрофные археи других типов, в том числе еще исследуемых.
Для понимания классфикации бактерий важно знать старый принцип микробиологов, сформированный на основе строения клеточной стенки разных групп клеток, относящихся соответственно к разным таксонам. В 1884 году Ганс Кристиан Грам предложил метод дифференциального окрашивания бактерий на основе строения их клеточной стенки (Gram H. C. Über die isolierte Färbung der Schizomyceten in Schnitt- und Trockenpräparaten (нем.) // Fortschritte der Medizin. — Berlin, 1884. — Bd. 2. — S. 185—189).
При окрашивании по Граму грамположительные бактерии с толстым слоем пептидогликана имеют фиолетовый цвет, а грамотрицательные бактерии с тонким слоем пептидогликана окрашены в розовый. Комбинируя окрашивание по Граму и морфотипы, выделяют четыре основные группы бактерий: грамположительные кокки, грамположительные бациллы, грамотрицательные кокки, грамотрицательные бациллы. Однако для идентификации некоторых бактерий больше подходят другие методы окрашивания. Например, микобактерии и бактерии рода Nocardia не обесцвечиваются кислотами после окрашивания по Цилю-Нильсену.
К грамотрицательным бактериям относятся такие известные рода как Escherichia, Salmonella, Shigella и прочих Enterobacteriaceae, Pseudomonas, Moraxella, Helicobacter, Stenotrophomonas, Bdellovibrio, Legionella, уксуснокислые бактерии.
К грамположительным - Bacillus, Listeria, Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus и Clostridium.
Как правило грамположительные лучше сохраняются в природе в связи со способностью образовывать биопленки, капсулы или споры.
Итак, провожу разбор ответов на вопросы и начинаю сначала:
Найдите имя вида грамотрицательных палочковидных бактерий, широко распространённых в нижней части кишечника теплокровных животных, которые в повышенном титре могут вызывать недомогание, одновременно с тем их штамм используется в качестве пробиотика для профилактики здоровья ЖКТ
Конечно многие из вас узнали кишечную палочку, официально она носит имя Escherichia coli. Именно она стала самым известным модельным микроорганизмом, в том числе используемым при клонировании необходимых генов в молекулярных исследований в связи с быстрым делением клеток и ростом биомассы.
Спиралевидная грамотрицательная бактерия, которая инфицирует различные области желудка и двенадцатиперстной кишки - это?
Helicobacter pylori - да, да, та самая, о которой так часто говорят в рекламе препаратов для лечения желудка. Была впервые открыта в 1875 году немецкими учеными, в дальнейшем переоткрывалась несколько раз в разных странах.
Спиральная форма бактерии, от которой произошло родовое название Helicobacter, как полагают, определяет способность этого микроорганизма проникать в слизистую оболочку желудка и двенадцатиперстной кишки и облегчает движение бактерии в слизистом геле, покрывающем слизистую желудка.
Кто обитает в нашем кишечнике и помогает вносить вклад в глобальное потепление?
Это архея Methanobrevibacter smithii, она играет важную роль в эффективном переваривании полисахаридов, потребляя конечные продукты бактериальной ферментации. M. smithii является гидрогенотрофным метаногеном, который утилизирует водород, соединяя его с двуокисью углерода с образованием метана. Считается, что удаление водорода M. smithii позволяет увеличить извлечение энергии из питательных веществ путем перевода бактериальной ферментации на более окисленные конечные продукты.
Благодаря этой архее мы, как и коровы, но в меньшей степени, вносим свой вклад в выделяемый живыми организмами метан!
Как зовут единственный вид в этом роде архей, выделенный из прибрежного подземного соленого озера Синая ученым А.Э. Уолсби в 1980 году?
Знакомьтесь! Это Haloquadratum walsbyi.
Формально описана Бернсом и коллегами в 2007 году. Имеют форму очень тонких (толщиной около 0,15 мкм) клеток, по форме близких к правильным квадратам. Клетки этой археи обычно содержат гранулы полигидроксиалканоата, а также большое количество преломляющих свет и заполненных газом вакуолей, которые обеспечивают плавучесть клеток, удерживая их на водной поверхности, и помогают расположить клетки под правильными углами для обеспечения максимальной эффективности улавливания света, могут соединяться друг с другом, образуя хрупкие пласты шириной до 40 мкм.
H. walsbyi можно найти в соляных озёрах по всему миру. Когда морская вода испаряется из мелких водоемов, происходит постепенное концентрирование и осаждение карбоната и сульфата кальция, приводящее к образованию насыщенного соляного раствора. Дальнейшее испарение ведет к осаждению хлорида натрия, а затем к образованию концентрированного раствора хлорида магния. На заключительной стадии формирования кристаллов галита, прежде чем высокая концентрация хлорида магния сделает воду озера стерильной, H. walsbyi размножается и может составлять около 80 % биомассы соляного водоема. В лаборатории данные археи культивируются в среде с очень высокими концентрациями хлоридов (более 2 моль/л MgCl2 и более 3 моль/л NaCl).
Какой из этих видов архей встречается молекулярными биологами чаще всего при исследовании горячих источников по всему миру?
Правильный ответ на этот вопрос, во всяком случае для меня, это Methanothermobacter thermautotrophicus. Это гидрогенотрофный метаноген, то есть производящий метан в результате преобразования водорода и углекислого газа при образовании воды (отсюда и название).
Этот метанотроф является также термофилом, что также видно из название рода, так как он метаболизирует при 55-65 градусах Цельсия.
Какой из таксонов (к настоящему моменту - типов) не относится к открытой в 2015 году у подводного термального источника ветви архей, которые были названы с отсылкой к скандинавской мифологии под единым на тот момент называнием Asgardarchaea?
Правильный ответ - Korarchaeota, называние которого происходит от греческого слова "κόρος", обозначающего "молодой человек", "молодая девушка" или "младенец", как антоним понятия "древний".
А вот бывший домен "Асгардархеи" был назван в честь сказочного небесного города Асгарда в скандинавской мифологии, в честь героев которой и были названы внутренние группы домена: Тор, Один и Хеймдалль. Впервые их обнаружили в системе гидротермальных источников под названием «Замки Локи», поэтому первую и самую распространенную в природе, как потом выяснилось, группу назвали в честь этого горячего источника.
Согласно молекулярно-филогенетическому анализу, асгардархеи являются родственными или даже предковыми для всех эукариот — организмов, имеющих в клетке ядро (растений, животных, грибов).
В настоящий момент классификация изменилась и теперь все эти таксоны попадают в царство Proteoarchaeota, суперфилум Asgard. Впрочем все еще может поменяться!
Представители рода этого вида архей могут развиваться только в сокультуре с хемолитоавтотрофными археями одного из видов рода Ignicoccus, что в начале считалось симбиозом, а затем стали рассматривать как паразитизм. Его клетки представляют собой правильные кокки диаметром от 0,35 до 0,5 мкм, иногда с одним отростком
Это - Nanoarchaeum equitans!
Этот вид морских архей был обнаружен в 2002 году в гидротермальном источнике у побережья Исландии на хребте Кольбейнси Карлом Стеттером. Штаммы этого микроба были также обнаружены на Субполярном Срединно-Океаническом хребте и в бассейне Обсидиан в Йеллоустоунском национальном парке. Вы удивитесь, но помимо его маленьких размеров, он еще и растет при температуре около 80 ° C, а также при pH 6 и концентрации солености 2%. Является облигатным симбионтом с гипертермафильной археей рода Ignicoccus.
Этот вид палочек обитает в почве и при попадании в пищу может привести к пищевому расстройству?
Тут все просто, это Bacillus cereus. Он хемоорганогетеротроф, факультативный анаэроб, способен к нитратредукции. Растёт на простых питательных средах, на плотных питательных средах образует плоские, мелкобугристые, слегка вогнутые, матовые колонии. Клетки крупные 1 × 3–4 мкм, эндоспоры расположены центрально, не превышают размер клетки. Жгутики расположены перитрихиально. Bacillus cereus обладает высоким потенциалом для биоремедиации углеводородных загрязнений в тропических морских водах.
Его вы скорее всего знаете, потому как он давно известен бактериологам и врачам, потому что вызывает целый спектр неприятностей для человека, когда его концентрация возрастает
Вы должны были догадаться по видовому названию, aureus в переводе означает "золотой". Золотистый стафилококк или Staphylococcus aureus является граммположительной болезнетворной бактерией группы стафилококков, которая вызывает гнойно-воспалительные процессы в организме человека. Бактерии имеют шаровидную форму и размножаясь, объединяются в колонии. Под микроскопом такие колонии напоминают грозди винограда. У здорового человека преобладают преимущественно в носовых ходах, а также в подмышечных зонах.
А вот этого прокариота скорее всего знают не все, зато он является основой для действующего вещества в широко применяемых препаратах против нематод и членистоногих
Вы и здесь могли догадаться о связи видового названия с полезным препаратом от нематод, то есть круглых червей, правильный ответ - Streptomyces avermitilis — вид актиномицетов из рода стрептомицетов.
Его промышленное значение заключается в том, что из мицелиальной массы этой бактерии получают авермектины — основное действующее вещество в препаратах против нематод и членистоногих, в том числе «Фитоверм», «Вертимек», «Абак», «Зефир» и других.
Также Streptomyces avermitilis производят более двух третей клинически полезных антибиотиков природного происхождения (например, неомицин, ципемицин, гриземицин, бутромицины и левомицетин). Производимые ими лекарства используются как антибактериальные, противогрибковые, противовирусные, противопаразитарные, иммунодепрессанты и противоопухолевые лекарства.
Какой вид бактерий известен своей сверхустойчивостью к ионизирующему излучению до 10000 греев, а также который синтезируют т. н. LEA-белки, предотвращающие агрегацию белков во время высушивания?
Тут все очень просто, кто устойчив к радиации? Конечно, это бактерия Deinococcus radiuodurans!
И знаете как ее удалось выделить? Артур У. Андерсон выделил ее в 1956 году из банки с испорченным мясом, несмотря на то, что оно было стерилизовано с помощью радиации.
Вот так!
А какая бактерия дала старт известному и актуальному в наши дни методу Полимеразной Цепной Реакции благодаря открытию его устойчивой к высокой температуре (оптимум активности - 72-80 градусов Цельсия) фермента полимеразы?
Ответ кроется в знании названия этой полимеразы: Taq-polimerase, да, именно так она и называется у всех молекулярных биологов мира во всех фирменных реактивах и протоколах, потому что выделили ее именно из бактериального термофила Thermus aquaticus. Впервые он был открыт Томасом Броком и Хадсоном Фризом в районе Больших Фонтанов Йеллоустонского национального парка. Вы можете "встретить" его в горячих источниках Йеллоустонского национального парка и других подобных регионах, гейзерах при температурах выше 55 °C.
На этом сделаем перерыв. Надеюсь, никто не уснул!
Поскольку у меня пока нет аудитории, мне хотелось бы больше узнать какие понятия и темы интересны людям, чтобы можно было о них интересно рассказать, а потом обязательно обсудить!
Спасибо за внимание!