Глава 4. Дополнительно по палеобиологии
Коэффициент седиментации (седиментация - оседание частиц дисперсной фазы в жидкости или газе под действием гравитационного поля или центробежных сил) – Показатель скорости осаждения микрочастиц при центрифугировании; измеряется в единицах S (по имени Т.Сведберга, сконструировавшего в 1923 первую центрифугу): 1S=1·10(-13) сек.
В одном и том же растворителе при одной и той же температуре определяется массой, формой и степенью гидратации макромолекул; К.с. многих белков находятся в пределах 1-200 S; по К.с. разделяют также молекулы нуклеиновых кислот, субчастицы рибосом и др.
Время появления жизни на Земле точно не известно. Земля сформировалась 4,5 – 4,6 млрд лет назад, но от первых 700-800 млн лет существования в земной коре осталось слишком мало следов. В Западной Австралии были обнаружены кристаллы циркона возрастом 4,4 млрд лет, строение и изотопный состав которых заставляет предположить, что они сформировались в присутствии воды. То есть гидросфера могла возникнуть очень рано.
Самым ранним свидетельством жизни считается облегчённый изотопный состав углерода из графитовых включений в кристаллах апатита, найденных в Гренландии в отложениях возрастом 3, 8 млрд лет. В этих включениях повышено содержание лёгкого изотопа углерода, что может быть результатом деятельности автотрофных организмов, однако, эти сведения не до конца достоверны. Более достоверные сведения получены из образцов возрастом 3,7 млрд лет.
С уверенностью можно сказать, что 3,55 млрд лет назад на Земле уже жили разнообразные организмы, напоминающие бактерий. В отложениях этого возраста проявляются их следы, следы их жизнедеятельности, окаменевшие строматолиты.
Строматолит (бактериальный мат) – многослойное структурированное образование, созданное совместной деятельностью различных микроорганизмов, главным образом автотрофных прокариот.
Внутри мата легко различимы несколько функционально дискретных слоев:
Плотный верхний слой - поверхность роста, в котором есть автотрофы, продуцирующие кислород, и гетеротрофы - облигатно аэробные (неспособные жить в отсутствие кислорода) бактерии.
Тонкая (менее 1 мм) подкладка; в ней автотрофами служат бактерии с бескислородный фотосинтез. Гетеротрофами служат факультативные аэробы, которые могут использовать кислород, но в его отсутствие способны удовлетворять свои потребности в энергии не дыханием, а брожением.
Ниже двух верхних слоев, в которых идут процессы фотосинтеза и которые в совокупности называют фотической зоной мата, лежит толстая бескислородная зона. В ней процветают разнообразные анаэробы: для них молекулярный кислород не нужен или даже является ядом.
Но как же изучать эти организмы? По форме клеток невозможно точно определить, к какой группе микробов относятся древнейшие ископаемые организмы, а кроме формы от бактерий в палеонтологической летописи не остаётся почти ничего. Изредка, правда, удаётся найти «молекулярные окаменелости», или биомаркеры – остатки некоторых органических молекул, но и этого недостаточно. Поэтому главным способом реконструкции древнейших этапов развития земной жизни является сравнительно-генетический анализ. Сравнивая между собой геномы различных организмов, строят их филогенетические древа, восстанавливают порядок, в котором происходило разделение эволюционных линий. Затем пытаются датировать эти узлы разветвления.
А. В. Марков, А. М. Куликов. Происхождение эукариот как результат интеграционных процессов в микробном сообществе (иллюстрированный доклад)
Материал для самостоятельной работы:
Вирус-специфичные и вирус-индуцированные белки
Рекомбинация у фагов
Фаг лямба
Фаг Т4
Неклеточные формы прокариот
Переоткрытие актиномицетов
Интерференция между вирусами
Интерфероны
Покоящиеся формы бактерий
Прионы
Реактивация вирусов
Птичий грипп, свиной грипп, испанка
Как бы вы объяснили человеку, что такое археи и почему они не бактерии? Представьте, что он учился в школе 10 лет назад и точно не на биолога.
Рекомендуемая литература:
Гаврилов. Учебное пособие по вирусологии
Новикова Н.А. Хранение и реализация генетической программы вирусов
См. предыдущую лекцию.