الحيوانات التي تعيش في الينابيع الساخنة. Extremophiles - الكائنات الحية التي تعيش في بيئات متطرفة

درجات الحرارة المرتفعة ضارة بجميع الكائنات الحية تقريبًا. إن زيادة درجة الحرارة البيئية إلى +50 درجة مئوية كافية للتسبب في الاكتئاب وموت مجموعة واسعة من الكائنات الحية. ليست هناك حاجة للحديث عن ارتفاع درجات الحرارة.

يعتبر الحد الأقصى لانتشار الحياة هو درجة حرارة +100 درجة مئوية، حيث يحدث تمسخ البروتين، أي يتم تدمير بنية جزيئات البروتين. لفترة طويلة كان يعتقد أنه لا توجد مخلوقات في الطبيعة يمكنها تحمل درجات الحرارة بسهولة في حدود 50 إلى 100 درجة مئوية. لكن أحدث الاكتشافاتويقول العلماء عكس ذلك.

أولاً، تم اكتشاف البكتيريا التي تكيفت مع الحياة في الينابيع الساخنة مع درجات حرارة مياه تصل إلى +90 درجة مئوية. في عام 1983 تخصص آخر اكتشاف علمي. قامت مجموعة من علماء الأحياء الأمريكيين بدراسة تلك الموجودة في الأسفل المحيط الهاديمصادر المياه الحراريةمشبعة بالمعادن.

توجد المدخنات السوداء، التي تشبه المخاريط المقطوعة، على عمق 2000 م، ويبلغ ارتفاعها 70 م، وقطر قاعدتها 200 م، وتم اكتشاف المدخنات لأول مرة بالقرب من جزر غالاباغوس.

يتواجد هؤلاء "المدخنون السود" على أعماق كبيرة، كما يسميهم الجيولوجيون، ويمتصون الماء بنشاط. هنا تسخن بسبب الحرارة القادمة من مادة الأرض الساخنة العميقة، وتبلغ درجة حرارتها أكثر من +200 درجة مئوية.

لا يغلي الماء في الينابيع فقط لأنه تحت ضغط مرتفع وغني بالمعادن من أحشاء الكوكب. عمود من الماء يرتفع فوق "المدخنين السود". الضغط الناتج هنا، على عمق حوالي 2000 متر (وحتى أكبر بكثير)، هو 265 ضغط جوي. في مثل هذا الضغط العالي، حتى المياه المعدنية في بعض الينابيع، مع درجات حرارة تصل إلى +350 درجة مئوية، لا تغلي.

ونتيجة لاختلاطها بمياه المحيط، تبرد المياه الحرارية بسرعة نسبية، إلا أن البكتيريا التي اكتشفها الأمريكيون في هذه الأعماق تحاول الابتعاد عن المياه المبردة. لقد تكيفت الكائنات الحية الدقيقة المذهلة مع الطعام المعادنفي تلك المياه الساخنة إلى +250 درجة مئوية. أكثر درجات الحرارة المنخفضةلها تأثير محبط على الميكروبات. بالفعل في الماء مع درجة حرارة حوالي +80 درجة مئوية، على الرغم من أن البكتيريا تظل قابلة للحياة، إلا أنها تتوقف عن التكاثر.

لا يعرف العلماء بالضبط ما هو سر القدرة على التحمل الرائعة لهذه الكائنات الحية الصغيرة، والتي تتحمل بسهولة التسخين حتى درجة انصهار القصدير.

شكل جسم البكتيريا التي تسكن المدخنين السود غير منتظم. في كثير من الأحيان تكون الكائنات الحية مجهزة بإسقاطات طويلة. تمتص البكتيريا الكبريت وتحوله إلى مادة عضوية. شكلت Pogonophora وvestimentifera تعايشًا معهم من أجل تناول هذه المادة العضوية.

كشفت الدراسات البيوكيميائية الدقيقة عن وجود آلية وقائية في الخلايا البكتيرية. إن جزيء مادة الحمض النووي الوراثي، الذي يتم تخزين المعلومات الوراثية عليه، في عدد من الأنواع مغلف بطبقة من البروتين تمتص الحرارة الزائدة.

يحتوي الحمض النووي نفسه على نسبة عالية بشكل غير طبيعي من أزواج الجوانين والسيتوزين. جميع الكائنات الحية الأخرى على كوكبنا لديها عدد أقل بكثير من هذه الارتباطات داخل حمضها النووي. اتضح أن الرابطة بين الجوانين والسيتوزين من الصعب جدًا كسرها عن طريق التسخين.

ولذلك، فإن معظم هذه المركبات تخدم ببساطة غرض تقوية الجزيء وعندها فقط غرض ترميز المعلومات الوراثية.

تعمل الأحماض الأمينية كمكونات لجزيئات البروتين، حيث يتم الاحتفاظ بها بسبب روابط كيميائية خاصة. إذا قارنا بروتينات بكتيريا أعماق البحار ببروتينات كائنات حية أخرى مماثلة في المعلمات المذكورة أعلاه، يتبين أنه بسبب الأحماض الأمينية الإضافية، هناك روابط إضافية في بروتينات الميكروبات ذات درجة الحرارة العالية.

لكن الخبراء على يقين من أن هذا ليس سر البكتيريا. إن تسخين الخلايا في درجة حرارة +100 - 120 درجة مئوية يكفي لإتلاف الحمض النووي المحمي بواسطة الأجهزة الكيميائية المذكورة. وهذا يعني أنه لا بد من وجود طرق أخرى داخل البكتيريا لتجنب تدمير خلاياها. يشتمل البروتين الذي يتكون منه السكان المجهري للينابيع الحرارية على جزيئات خاصة - أحماض أمينية من النوع غير الموجود في أي كائن آخر يعيش على الأرض.

تتمتع جزيئات البروتين في الخلايا البكتيرية، التي تحتوي على مكونات وقائية (تقوية) خاصة، بحماية خاصة. الدهون، أي الدهون والمواد الشبيهة بالدهون، لها بنية غير عادية. جزيئاتها عبارة عن سلاسل موحدة من الذرات. أظهر التحليل الكيميائي للدهون من البكتيريا ذات درجات الحرارة المرتفعة أن سلاسل الدهون في هذه الكائنات تتشابك، مما يعمل على زيادة تقوية الجزيئات.

ومع ذلك، يمكن فهم بيانات التحليل بطريقة أخرى، وبالتالي تظل فرضية السلاسل المتشابكة غير مثبتة. ولكن حتى لو اعتبرناها أمرًا بديهيًا، فمن المستحيل أن نشرح بشكل كامل آليات التكيف مع درجات حرارة تبلغ حوالي +200 درجة مئوية.

لم تتمكن الكائنات الحية الأكثر تطورا من تحقيق نجاح الكائنات الحية الدقيقة، لكن علماء الحيوان يعرفون العديد من اللافقاريات وحتى الأسماك التي تكيفت مع الحياة في المياه الحرارية.

من بين اللافقاريات، من الضروري أولاً تسمية سكان الكهوف المختلفين الذين يسكنون الخزانات التي تغذيها المياه الجوفية، والتي يتم تسخينها بالحرارة الجوفية. في معظم الحالات، هذه هي الطحالب الصغيرة وحيدة الخلية وجميع أنواع القشريات.

ممثل القشريات متساوي الأرجل، ينتمي الغلاف الحراري الحراري إلى عائلة الكرويات. يعيش في ينبوع حار في سوكورو (نيو مكسيكو، الولايات المتحدة الأمريكية). يبلغ طول القشريات 0.5-1 سم فقط، وتتحرك على طول قاع المصدر ولها زوج واحد من الهوائيات المصممة للتوجيه في الفضاء.

يمكن لأسماك الكهف، التي تتكيف مع الحياة في الينابيع الحرارية، أن تتحمل درجات حرارة تصل إلى +40 درجة مئوية. ومن بين هذه المخلوقات، أبرزها بعض الكائنات ذات أسنان الكارب التي تعيش فيها المياه الجوفيةأمريكا الشمالية. من بين أنواع هذه المجموعة الكبيرة، يبرز Cyprinodon macularis.

هذا هو واحد من أندر الحيوانات على وجه الأرض. تعيش مجموعة صغيرة من هذه الأسماك الصغيرة في ينبوع حار يبلغ عمقه 50 سم فقط. هذا المصدريقع داخل كهف الشيطان في وادي الموت (كاليفورنيا)، وهو أحد أكثر الأماكن جفافًا وسخونة على هذا الكوكب.

وهو أحد أقارب السيبرينودون، وهو غير متكيف مع الحياة في الينابيع الحرارية، على الرغم من أنه يسكن المياه الجوفية للكهوف الكارستية في نفس المنطقة الجغرافية داخل الولايات المتحدة. وتنتمي أسماك الكارب العين والأنواع المرتبطة بها إلى عائلة أسماك الكارب ذات الأسنان العمياء، بينما تصنف أسماك الشبوطيات كفصيلة منفصلة من أسماك الكارب ذات الأسنان.

على عكس غيرهم من سكان الكهوف ذات الألوان الشفافة أو الكريمية اللبنية، بما في ذلك غيرهم من سكان الكهوف ذات أسنان الكارب، فإن أسماك الكاربينودون مطلية باللون الأزرق الفاتح. في العصور السابقة، تم العثور على هذه الأسماك في عدة مصادر، ويمكن أن تتحرك بحرية عبر المياه الجوفية من خزان إلى آخر.

في القرن التاسع عشر، لاحظ السكان المحليون أكثر من مرة كيف استقر الكاربينودون في البرك التي ظهرت نتيجة لملء أخاديد عجلة العربة بالمياه الجوفية. بالمناسبة، لا يزال من غير الواضح حتى يومنا هذا كيف ولماذا شقت هذه الأسماك الجميلة طريقها مع الرطوبة الجوفية عبر طبقة من التربة الرخوة.

ومع ذلك، فإن هذا اللغز ليس هو السر الرئيسي. ليس من الواضح كيف يمكن للأسماك أن تتحمل درجات حرارة الماء حتى +50 درجة مئوية. مهما كان الأمر، فقد كان تكيفًا غريبًا وغير قابل للتفسير هو الذي ساعد أسماك Cyprinodons على البقاء. ظهرت هذه المخلوقات في أمريكا الشماليةمنذ أكثر من مليون سنة. مع بداية التجلد، انقرضت جميع الحيوانات ذات أسنان الكارب، باستثناء تلك التي طورت المياه الجوفية، بما في ذلك المياه الحرارية.

تعيش جميع أنواع عائلة stenazellid تقريبًا، ممثلة بقشريات متساوية الأرجل صغيرة (لا يزيد طولها عن 2 سم)، في المياه الحرارية مع درجات حرارة لا تقل عن +20 درجة مئوية.

عندما غادر النهر الجليدي وأصبح المناخ في كاليفورنيا أكثر جفافاً، ظلت درجة الحرارة والملوحة وحتى كمية الطعام - الطحالب - دون تغيير تقريبًا في ينابيع الكهف لمدة 50 ألف عام. لذلك، فإن الأسماك، دون تغيير، نجت بهدوء من كوارث ما قبل التاريخ هنا. اليوم، جميع أنواع أسماك الكاربرينودون الكهفية محمية بموجب القانون لصالح العلم.

.(المصدر: "القاموس الموسوعي البيولوجي". رئيس التحرير إم إس جيلياروف؛ هيئة التحرير: أ.أ.

انظر ما هي "الكائنات الحية الحرارية" الموجودة في القواميس الأخرى:

- (thermo... gr. phileo love) كائنات حية محبة للحرارة (مجهرية في الغالب) يمكنها العيش في درجات حرارة عالية نسبيًا (تصل إلى 70) ؛ موائلها الطبيعية هي الينابيع الساخنة المختلفة والمياه الحرارية راجع. محب للتبريد... ... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

- (من الحرارية (انظر الحرارية...)... واليونانية philéo love) محبة للحرارة، كائنات حية تعيش في درجات حرارة تتجاوز 45 درجة مئوية (مدمرة لمعظم الكائنات الحية). هذه بعض الأسماك، وهي تمثل اللافقاريات المختلفة (الديدان،... ... كبير الموسوعة السوفيتية

- ... ويكيبيديا

الكائنات الحية التصنيف العلمي التصنيف: الكائنات الحية الممالك الفائقة كائن نووي غير نووي (الكائن الحي اللاتيني المتأخر من الأورجانيزو اللاتيني المتأخر ... ويكيبيديا)

الكائنات الدنيا، مثل جميع الكائنات الحية بشكل عام، لا يمكنها أن تعيش إلا في ظل ظروف محددة بدقة الظروف الخارجيةوجودهم، أي ظروف البيئة التي يعيشون فيها، ولكل عامل خارجي من درجة حرارة وضغط ورطوبة وغيرها.

هذا هو الاسم الذي يطلق على البكتيريا التي لديها القدرة على التطور عند درجات حرارة أعلى من 55-60 درجة مئوية. وكان ميكيل أول من اكتشف وعزل من مياه نهر السين عصية غير متحركة قادرة على العيش والتكاثر عند درجات حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية. ° ج.فان تيجيم... القاموس الموسوعي ف. بروكهاوس وآي. إيفرون

الكائنات الحية التصنيف العلمي التصنيف: الكائنات الحية الممالك الفائقة الكائنات الحية غير النووية (الكائنات الحية اللاتينية المتأخرة من الأورجانيزو اللاتينية المتأخرة ... ويكيبيديا - أنظر أيضًا: أكبر الكائنات الحيةأصغر الكائنات الحية هي جميعها ممثلون للبكتيريا والحيوانات والنباتات والكائنات الحية الأخرى الموجودة على الأرض، والتي لها قيم دنيا في فئاتها (أوامرها) لمعلمات مثل ... ويكيبيديا

للوهلة الأولى، قد يبدو ذلك البكتيريا في الينابيع الساخنةلا تعيش. ومع ذلك، تثبت الطبيعة بشكل مقنع أن الأمر ليس كذلك.

يعلم الجميع أن الماء يغلي عند درجة حرارة 100 درجة مئوية. حتى وقت قريب، كان الناس يعتقدون أنه لا شيء على الإطلاق يمكن أن يعيش في درجة الحرارة هذه. لقد اعتقد العلماء ذلك حتى عثروا على بكتيريا غير معروفة للعلم في قاع المحيط الهادئ في الينابيع الساخنة. إنهم يشعرون بالارتياح عند 250 درجة!

وفي الأعماق الكبيرة لا يتحول الماء إلى بخار، بل يظل مجرد ماء، لأن هناك عمقًا كبيرًا و ضغط مرتفع. ويحتوي الماء بهذه الدرجة على العديد من المواد الكيميائية التي تتغذى عليها البكتيريا المذكورة أعلاه. ليس من الواضح كيف ترسخت الكائنات الحية في درجة الحرارة هذه، لكنها اعتادت العيش هناك بطريقة تجعلها باردة إذا وصلت إلى درجة حرارة أقل من 80 درجة مئوية.

وكما تبين، فإن درجة الحرارة البالغة 250 درجة ليست الحد الأقصى لحياة البكتيريا. اكتشفوا الكثير في نفس المحيط الهادئ ربيع حارحيث تصل درجة حرارة الماء فيه إلى 400 درجة. حتى في مثل هذه الظروف، لا تعيش العديد من البكتيريا فحسب، بل تعيش أيضًا بعض الديدان، بالإضافة إلى عدة أنواع من الرخويات.

يعلم الجميع أنه عندما ظهرت الأرض (كان ذلك منذ عدة ملايين من السنين)، كانت كرة ساخنة عادية. لعدة قرون، اعتقد الناس أن الحياة ظهرت على كوكبنا عندما بردت الأرض. وكان يعتقد أيضًا أنه على الكواكب الأخرى درجة حرارة عالية، الحياة لا يمكن أن توجد. ربما سيتعين على العلماء الآن إعادة النظر في آرائهم بشأن هذه الحقيقة.

في الماء المغلي عند درجة حرارة 100 درجة مئوية، تموت جميع أشكال الكائنات الحية، بما في ذلك البكتيريا والميكروبات، المعروفة بثباتها وحيويتها - وهذه حقيقة معروفة ومقبولة بشكل عام. لكن تبين أن الأمر خاطئ!

في أواخر السبعينيات، مع ظهور الأول مركبات أعماق البحارتم اكتشافها في قاع المحيط الفتحات الحرارية المائية، والتي كانت تتدفق منها باستمرار تيارات من المياه شديدة السخونة والممعدنة للغاية. تصل درجة حرارة هذه التيارات إلى 200-400 درجة مئوية بشكل لا يصدق. في البداية، لم يكن من الممكن لأحد أن يتخيل أن الحياة يمكن أن توجد على عمق عدة آلاف من الأمتار من السطح، في الظلام الأبدي، وحتى في درجة الحرارة هذه. لكنها كانت موجودة هناك. وليست حياة بدائية أحادية الخلية، بل أنظمة بيئية مستقلة بالكامل تتكون من أنواع لم تكن معروفة من قبل للعلم.

فتحة مائية حرارية وجدت في قاع خندق كايمان على عمق حوالي 5000 متر. وتسمى هذه الينابيع بالمدخنين السود بسبب ثوران المياه السوداء الشبيهة بالدخان.

أساس النظم الإيكولوجية التي تعيش بالقرب من الفتحات الحرارية المائية هي البكتيريا الكيميائية الاصطناعية - الكائنات الحية الدقيقة التي تحصل على العناصر الغذائية الضرورية عن طريق أكسدة العناصر الكيميائية المختلفة؛ في حالة معينة عن طريق أكسدة ثاني أكسيد الكربون. يعتمد جميع الممثلين الآخرين للنظم الإيكولوجية الحرارية، بما في ذلك سرطان البحر والروبيان والرخويات المختلفة وحتى الديدان البحرية الضخمة، على هذه البكتيريا.

هذا المدخن الأسود مغلف بالكامل بشقائق النعمان البحرية البيضاء. الظروف التي تعني الموت للآخرين الكائنات البحرية، هي القاعدة لهذه المخلوقات. تحصل شقائق النعمان البيضاء على غذائها عن طريق تناول بكتيريا التخليق الكيميائي.

الكائنات الحية التي تعيش فيها المدخنين السود"تعتمد بشكل كامل على الظروف المحلية ولا تستطيع البقاء على قيد الحياة في الموائل المألوفة لدى الغالبية العظمى مخلوقات البحر. ولهذا السبب، لم يكن من الممكن لفترة طويلة رفع مخلوق واحد حيًا إلى السطح، فقد ماتوا جميعًا عندما انخفضت درجة حرارة الماء.

دودة بومبيان (lat. Alvinella pompejana) - تلقى هذا الساكن في النظم البيئية الحرارية المائية تحت الماء اسمًا رمزيًا إلى حد ما.

ارفع أولا كائن حينجح تحت الماء مركبة جوية بدون طياريدير داعش علماء المحيطات البريطانيون. لقد وجد العلماء أن درجات الحرارة أقل من 70 درجة مئوية تعتبر قاتلة بالنسبة لهم مخلوقات مذهلة. وهذا أمر رائع للغاية، حيث أن درجة الحرارة البالغة 70 درجة مئوية تعتبر قاتلة لـ 99% من الكائنات الحية التي تعيش على الأرض.

كان اكتشاف النظم البيئية الحرارية تحت الماء في غاية الأهمية للعلم. أولاً، تم توسيع الحدود التي يمكن أن توجد ضمنها الحياة. ثانيا، قاد هذا الاكتشاف العلماء إلى نسخة جديدةحول أصل الحياة على الأرض، والتي بموجبها نشأت الحياة في الفتحات الحرارية المائية. وثالثًا، هذا الاكتشاف جعلنا نفهم مرة أخرى أننا لا نعرف إلا القليل عن العالم من حولنا.

البكتيريا هي أقدم مجموعة معروفة من الكائنات الحية
الهياكل الحجرية ذات الطبقات - الستروماتوليت - تعود في بعض الحالات إلى بداية العصر الأركيوزوي (Archean)، أي. نشأت قبل 3.5 مليار سنة، نتيجة للنشاط الحيوي للبكتيريا، وعادة ما تقوم بعملية التمثيل الضوئي، ما يسمى. طحلب اخضر مزرق. ولا تزال هياكل مماثلة (أغشية بكتيرية مشبعة بالكربونات) تتشكل حتى اليوم، خاصة قبالة سواحل أستراليا. جزر البهاما، في خليج كاليفورنيا والخليج الفارسي، إلا أنها نادرة نسبيًا ولا تصل إلى أحجام كبيرة، لأن الكائنات العاشبة تتغذى عليها، على سبيل المثال. بطنيات الأقدام. تطورت الخلايا النووية الأولى من البكتيريا منذ حوالي 1.4 مليار سنة.

تعتبر البكتيريا العتيقة المحبة للحرارة من أقدم الكائنات الحية الموجودة. إنهم يعيشون في مياه الينابيع الساخنة شديدة الحموضة. عند درجات حرارة أقل من 55 درجة مئوية (131 درجة فهرنهايت) يموتون!

تبين أن 90% من الكتلة الحيوية في البحار هي ميكروبات.

ظهرت الحياة على الأرض
قبل 3.416 مليار سنة، أي قبل 16 مليون سنة مما يعتقد عادة العالم العلمي. أثبتت تحليلات أحد الشعاب المرجانية، الذي يتجاوز عمره 3.416 مليار سنة، أنه في وقت تكوين هذا المرجان، كانت الحياة على المستوى الميكروبي موجودة بالفعل على الأرض.

أقدم الأحافير الدقيقة
تم العثور على Kakabekia barghoorniana (1964-1986) في Harich، Goonedd، Wales، ويقدر عمرها بأكثر من 4,000,000,000 سنة.
أقدم أشكال الحياة
تم اكتشاف بصمات متحجرة لخلايا مجهرية في جرينلاند. وتبين أن عمرهم 3800 مليون سنة، مما يجعلها أقدم أشكال الحياة المعروفة لنا.

البكتيريا وحقيقيات النوى
يمكن أن توجد الحياة على شكل بكتيريا - أبسط الكائنات الحية التي لا تملك نواة في الخلية، وأقدمها (عتائق)، وهي بسيطة مثل البكتيريا تقريبًا، ولكنها تتميز بغشاء غير عادي؛ وتعتبر حقيقيات النوى قمتها - في الواقع، جميع الكائنات الحية الأخرى التي يتم تخزين شيفرتها الوراثية في نواة الخلية.

تم العثور على أقدم سكان الأرض في خندق ماريانا
في الجزء السفلي من أعمق في العالم خندق ماريانافي وسط المحيط الهادئ، تم اكتشاف 13 نوعا من الكائنات وحيدة الخلية غير المعروفة للعلم، والتي كانت موجودة دون تغيير منذ ما يقرب من مليار سنة. تم العثور على كائنات دقيقة في عينات التربة المأخوذة في صدع تشالنجر في خريف عام 2002 بواسطة غواصة الأعماق الأوتوماتيكية اليابانية "كايكو" على عمق 10900 متر. في 10 سنتيمترات مكعبة من التربة، تم اكتشاف 449 قطعة بدائية أحادية الخلية غير معروفة سابقًا، مستديرة أو ممدودة بحجم 0.5 - 0.7 ملم. وبعد عدة سنوات من البحث، تم تقسيمها إلى 13 نوعا. كل هذه الكائنات تتوافق بالكامل تقريبًا مع ما يسمى ب. "حفريات بيولوجية غير معروفة" تم اكتشافها في الثمانينات في روسيا والسويد والنمسا في طبقات التربة التي يعود تاريخها إلى ما بين 540 مليون إلى مليار سنة.

استناداً إلى التحليل الجيني، يزعم الباحثون اليابانيون أن الكائنات وحيدة الخلية الموجودة في قاع خندق ماريانا كانت موجودة دون تغيير لأكثر من 800 مليون، أو حتى مليار سنة. على ما يبدو، هؤلاء هم أقدم سكان الأرض المعروفين حاليًا. من أجل البقاء، اضطرت الكائنات وحيدة الخلية من صدع تشالنجر إلى الذهاب إلى أعماق شديدة، لأنها في الطبقات الضحلة من المحيط لم تكن قادرة على التنافس مع الكائنات الأصغر سنا والأكثر عدوانية.

ظهرت البكتيريا الأولى في العصر الأركيوزوي
ينقسم تطور الأرض إلى خمس فترات زمنية تسمى العصور. استمر العصران الأولان، الأركيوزويك والبروتيروزويك، لمدة 4 مليارات سنة، أي ما يقرب من 80٪ من تاريخ الأرض بأكمله. خلال العصر الأركيوزوي حدث تكوين الأرض وظهر الماء والأكسجين. منذ حوالي 3.5 مليار سنة، ظهرت أولى البكتيريا والطحالب الصغيرة. خلال عصر البروتيروزويك، منذ حوالي 700 عام، ظهرت أولى الحيوانات في البحر. وكانت هذه كائنات لافقارية بدائية، مثل الديدان وقناديل البحر. العصر القديمبدأت منذ 590 مليون سنة واستمرت 342 مليون سنة. ثم كانت الأرض مغطاة بالمستنقعات. خلال حقب الحياة القديمة، ظهرت النباتات الكبيرة والأسماك والبرمائيات. عصر الدهر الوسيطبدأت منذ 248 مليون سنة واستمرت 183 مليون سنة. في هذا الوقت، كانت الأرض مأهولة بسحالي الديناصورات الضخمة. كما ظهرت الثدييات والطيور الأولى. عصر حقب الحياة الحديثةبدأ منذ 65 مليون سنة ويستمر حتى يومنا هذا. في هذا الوقت، ظهرت النباتات والحيوانات التي تحيط بنا اليوم.

أين تعيش البكتيريا
تتواجد البكتيريا بكثرة في التربة، وفي قاع البحيرات والمحيطات، وفي أي مكان تتراكم فيه المواد العضوية. وهي تعيش في البرد، عندما يكون مقياس الحرارة أعلى بقليل من الصفر، وفي الينابيع الحمضية الحارة التي تزيد درجة حرارتها عن 90 درجة مئوية. وتتحمل بعض البكتيريا الملوحة العالية جدًا؛ وعلى وجه الخصوص، فهي الكائنات الحية الوحيدة الموجودة في البحر الميت. وهي موجودة في الغلاف الجوي في قطرات الماء، وعادةً ما ترتبط وفرتها هناك بغبار الهواء. وبالتالي، تحتوي مياه الأمطار في المدن على بكتيريا أكثر بكثير من تلك الموجودة في المناطق الريفية. يوجد عدد قليل منهم في الهواء البارد للجبال العالية والمناطق القطبية، ومع ذلك، يتم العثور عليهم حتى في الطبقة السفلى من الستراتوسفير على ارتفاع 8 كم.

تشارك البكتيريا في عملية الهضم
الجهاز الهضمي للحيوانات مكتظ بالبكتيريا (عادةً ما تكون غير ضارة). وهي ليست ضرورية لحياة معظم الأنواع، على الرغم من أنها تستطيع تصنيع بعض الفيتامينات. ومع ذلك، في الحيوانات المجترة (الأبقار والظباء والأغنام) والعديد من النمل الأبيض، يشاركون في هضم الأغذية النباتية. بالإضافة إلى ذلك، فإن الجهاز المناعي للحيوان الذي يتم تربيته في ظروف معقمة لا يتطور بشكل طبيعي بسبب نقص التحفيز البكتيري. تعد "النباتات" البكتيرية الطبيعية في الأمعاء مهمة أيضًا لقمع الكائنات الحية الدقيقة الضارة التي تدخل هناك.

ربع مليون بكتيريا تتسع في مكان واحد
البكتيريا أصغر بكثير من خلايا النباتات والحيوانات متعددة الخلايا. يبلغ سمكها عادة 0.5-2.0 ميكرومتر، وطولها 1.0-8.0 ميكرومتر. بعض الأشكال بالكاد تكون مرئية بدقة المجاهر الضوئية القياسية (حوالي 0.3 ميكرون)، لكن الأنواع معروفة أيضًا بطول يزيد عن 10 ميكرون وعرض يتجاوز أيضًا الحدود المحددة، ويمكن لعدد من البكتيريا الرقيقة جدًا يتجاوز طولها 50 ميكرون. على السطح المقابل للنقطة المحددة بقلم رصاص، سيتسع ربع مليون بكتيريا متوسطة الحجم.

تقدم البكتيريا دروسًا في التنظيم الذاتي
في المستعمرات البكتيرية التي تسمى ستروماتوليتس، تنظم البكتيريا نفسها ذاتيًا وتشكل مجموعة عمل ضخمة، على الرغم من أن أيًا منها لا يقود الآخرين. هذا المزيج مستقر للغاية ويتم ترميمه بسرعة في حالة تلفه أو استبداله. بيئة. ومن المثير للاهتمام أيضًا حقيقة أن البكتيريا الموجودة في الستروماتوليت لها أدوار مختلفة اعتمادًا على مكان وجودها في المستعمرة، وجميعها تتشارك في المعلومات الوراثية. كل هذه الخصائص يمكن أن تكون مفيدة لشبكات الاتصالات المستقبلية.

قدرات البكتيريا
تمتلك العديد من البكتيريا مستقبلات كيميائية تكتشف التغيرات في حموضة البيئة وتركيز السكريات والأحماض الأمينية والأكسجين وثاني أكسيد الكربون. تستجيب العديد من البكتيريا المتحركة أيضًا لتقلبات درجات الحرارة، وتستجيب الأنواع التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي للتغيرات في شدة الضوء. تدرك بعض البكتيريا اتجاه خطوط المجال حقل مغناطيسيبما في ذلك المجال المغناطيسي للأرض، وذلك بمساعدة جزيئات الماجنتيت (خام الحديد المغناطيسي – Fe3O4) الموجودة في خلاياها. وفي الماء، تستخدم البكتيريا هذه القدرة على السباحة على طول خطوط القوة بحثًا عن بيئة مناسبة.

ذاكرة البكتيريا
ردود الفعل المشروطة في البكتيريا غير معروفة، لكن لديها نوع معين من الذاكرة البدائية. أثناء السباحة، قاموا بمقارنة شدة المنبه بقيمته السابقة، أي. وتحديد ما إذا كان قد أصبح أكبر أم أصغر، وبناءً على ذلك يتم الحفاظ على اتجاه الحركة أو تغييره.

يتضاعف عدد البكتيريا كل 20 دقيقة
ويرجع ذلك جزئيًا إلى صغر حجم البكتيريا، مما يجعل معدل الأيض مرتفعًا جدًا. في ظل أفضل الظروف، يمكن لبعض البكتيريا مضاعفة كتلتها الإجمالية وعددها كل 20 دقيقة تقريبًا. ويفسر ذلك حقيقة أن عددًا من أهم أنظمتها الإنزيمية تعمل بسرعة عالية جدًا. وبالتالي، يحتاج الأرنب إلى بضع دقائق لتركيب جزيء البروتين، بينما تستغرق البكتيريا ثوانٍ. ومع ذلك، في بيئة طبيعيةعلى سبيل المثال، في التربة، تعيش معظم البكتيريا "على نظام غذائي متضور جوعا"، لذلك إذا انقسمت خلاياها، فإن ذلك لا يحدث كل 20 دقيقة، بل مرة واحدة كل بضعة أيام.

وفي غضون 24 ساعة، يمكن لبكتيريا واحدة أن تنتج 13 تريليون بكتيريا أخرى.
يمكن لبكتيريا E. coli (Esherichia coli) أن تنتج ذرية خلال 24 ساعة، وسيكون حجمها الإجمالي كافيًا لبناء هرم بمساحة 2 كيلومتر مربع وارتفاعه 1 كيلومتر. في ظل ظروف مواتية، خلال 48 ساعة، ستنتج إحدى ضمات الكوليرا (Vibrio cholerae) ذرية تزن 22 * ​​1024 طنًا، أي كتلة أكبر بـ 4 آلاف مرة الكرة الأرضية. ولحسن الحظ، لا يبقى سوى عدد قليل من البكتيريا على قيد الحياة.

كم عدد البكتيريا الموجودة في التربة؟
في الطبقة العلياتحتوي التربة على ما بين 100.000 إلى 1 مليار بكتيريا لكل 1 جرام، أي. حوالي 2 طن للهكتار الواحد. عادة، جميع المخلفات العضوية، مرة واحدة في الأرض، تتأكسد بسرعة بواسطة البكتيريا والفطريات.

البكتيريا تأكل المبيدات الحشرية
إن الإشريكية القولونية العادية المعدلة وراثيًا قادرة على تناول مركبات الفسفور العضوي - وهي مواد سامة سامة ليس فقط للحشرات، ولكن أيضًا للبشر. تشمل فئة مركبات الفسفور العضوي بعض الأنواع أسلحة كيميائيةعلى سبيل المثال غاز السارين الذي يحتوي على غاز الأعصاب.

إن إنزيمًا خاصًا، وهو نوع من الهيدرولاز، موجود أصلاً في بعض بكتيريا التربة "البرية"، يساعد بكتيريا الإشريكية القولونية المعدلة على التعامل مع الفوسفات العضوي. وبعد اختبار العديد من أنواع البكتيريا المتشابهة وراثيا، اختار العلماء سلالة تقتل مبيد ميثيل باراثيون بكفاءة 25 مرة أكثر من بكتيريا التربة الأصلية. ولمنع أكلة السموم من "الهروب"، تم تأمينها على مصفوفة السليلوز - ومن غير المعروف كيف ستتصرف الإشريكية القولونية المعدلة وراثيا بمجرد تحريرها.

سوف تأكل البكتيريا البلاستيك مع السكر بسعادة
وأصبح البولي إيثيلين والبوليسترين والبولي بروبيلين، التي تشكل خمس النفايات الحضرية، جاذبة لبكتيريا التربة. عندما يتم خلط وحدات البوليسترين مع كمية صغيرة من مادة أخرى، يتم تشكيل "خطافات" يمكن أن تلتصق بها جزيئات السكروز أو الجلوكوز. "تتعلق" السكريات على سلاسل الستايرين مثل المعلقات، وتشكل 3% فقط منها الوزن الكليالبوليمر الناتج. لكن بكتيريا الزائفة والعصية تلاحظ وجود السكريات، فتناولها تدمر سلاسل البوليمر. ونتيجة لذلك، تبدأ المواد البلاستيكية في التحلل في غضون أيام قليلة. المنتجات النهائية للمعالجة هي ثاني أكسيد الكربون والماء، ولكن في الطريق إليهم تظهر الأحماض العضوية والألدهيدات.

حمض السكسينيك من البكتيريا
وفي الكرش - تم اكتشاف قسم من الجهاز الهضمي للحيوانات المجترة النوع الجديدالبكتيريا المنتجة لحمض السكسينيك. تعيش الميكروبات وتتكاثر بشكل جيد بدون الأكسجين، في جو من ثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى حمض السكسينيك، فإنها تنتج حمض الخليك والفورميك. المورد الغذائي الرئيسي بالنسبة لهم هو الجلوكوز. ومن 20 جرامًا من الجلوكوز، تنتج البكتيريا ما يقرب من 14 جرامًا من حمض السكسينيك.

كريم بكتيريا أعماق البحار
البكتيريا التي تم جمعها من الشق الحراري المائي على عمق كيلومترين في خليج المحيط الهادئ في كاليفورنيا سوف تساعد في إنشاء محلول حماية فعالةالجلد من الضارة أشعة الشمس. ومن بين الميكروبات التي تعيش هنا في درجات حرارة وضغوط عالية هي Thermus thermophilus. تزدهر مستعمراتها عند درجة حرارة 75 درجة مئوية. سيستخدم العلماء عملية تخمير هذه البكتيريا. وستكون النتيجة "كوكتيلاً من البروتينات"، بما في ذلك الإنزيمات التي تتوق بشكل خاص إلى تدمير المركبات الكيميائية النشطة للغاية التي تتشكل عن طريق التعرض للأشعة فوق البنفسجية وتشارك في التفاعلات التي تدمر الجلد. ووفقا للمطورين، يمكن للمكونات الجديدة تدمير بيروكسيد الهيدروجين بشكل أسرع ثلاث مرات عند 40 درجة مئوية مقارنة بـ 25 درجة مئوية.

البشر هم هجين من الإنسان العاقل والبكتيريا
يقول البريطانيون إن الإنسان عبارة عن مجموعة من الخلايا البشرية، بالإضافة إلى أشكال الحياة البكتيرية والفطرية والفيروسية، ولا يسود الجينوم البشري في هذا التكتل. يوجد في جسم الإنسان عدة تريليونات من الخلايا وأكثر من 100 تريليون بكتيريا، أي خمسمائة نوع بالمناسبة. ومن حيث كمية الحمض النووي في أجسامنا، فإن البكتيريا، وليس الخلايا البشرية، هي التي تقود. وهذا التعايش البيولوجي مفيد لكلا الطرفين.

البكتيريا تتراكم اليورانيوم
إحدى سلالات بكتيريا Pseudomonas قادرة على التقاط اليورانيوم والمعادن الثقيلة الأخرى من البيئة بشكل فعال. عزل الباحثون هذا النوع من البكتيريا من مياه الصرف الصحي في مصنع للمعادن في طهران. يعتمد نجاح أعمال التنظيف على درجة الحرارة وحموضة البيئة ومحتوى المعادن الثقيلة. وكانت أفضل النتائج عند درجة حرارة 30 درجة مئوية في بيئة حمضية قليلا مع تركيز اليورانيوم 0.2 جرام لكل لتر. تتراكم حبيباته في جدران البكتيريا، وتصل إلى 174 ملجم لكل جرام من الوزن الجاف للبكتيريا. بالإضافة إلى ذلك، تلتقط البكتيريا النحاس والرصاص والكادميوم والمعادن الثقيلة الأخرى من البيئة. يمكن أن يكون هذا الاكتشاف بمثابة الأساس لتطوير طرق جديدة لمعالجة مياه الصرف الصحي من المعادن الثقيلة.

تم العثور على نوعين من البكتيريا غير معروفة للعلم في القارة القطبية الجنوبية
الكائنات الحية الدقيقة الجديدة Sejongia jeonnii و Sejongia antarctica هي بكتيريا سالبة الجرام تحتوي على صبغة صفراء.

الكثير من البكتيريا على الجلد!
يحتوي جلد فأر الخلد على ما يصل إلى 516000 بكتيريا في كل بوصة مربعة، بينما تحتوي المناطق الجافة من جلد الحيوان نفسه، مثل الأرجل الأمامية، على 13000 بكتيريا فقط في كل بوصة مربعة.

البكتيريا ضد الإشعاعات المؤينة
الكائنات الحية الدقيقة Deinococcus radiodurans قادرة على تحمل 1.5 مليون راد. الإشعاعات المؤينة تتجاوز المستويات القاتلة لأشكال الحياة الأخرى بأكثر من 1000 مرة. في حين سيتم تدمير وتدمير الحمض النووي للكائنات الحية الأخرى، فإن جينوم هذه الكائنات الحية الدقيقة لن يتضرر. ويكمن سر هذا الاستقرار في الشكل المحدد للجينوم الذي يشبه الدائرة. هذه الحقيقة هي التي تساهم في هذه المقاومة للإشعاع.

الكائنات الحية الدقيقة ضد النمل الأبيض
يستخدم عقار مكافحة النمل الأبيض "Formosan" (الولايات المتحدة الأمريكية). الأعداء الطبيعيةالنمل الأبيض - عدة أنواع من البكتيريا والفطريات التي تصيبهم وتقتلهم. بعد إصابة الحشرة بالعدوى، تستقر الفطريات والبكتيريا في جسمها، وتشكل مستعمرات. عندما تموت الحشرة، تصبح بقاياها مصدرًا للجراثيم التي تصيب رفاقها من الحشرات. تم اختيار الكائنات الحية الدقيقة التي تتكاثر ببطء نسبيًا - يجب أن يكون لدى الحشرة المصابة الوقت الكافي للعودة إلى العش، حيث ستنتقل العدوى إلى جميع أعضاء المستعمرة.

الكائنات الحية الدقيقة تعيش في القطب
تم العثور على مستعمرات من الميكروبات على الحجارة في المنطقة الشمالية و القطبين الجنوبيين. هذه الأماكن ليست مناسبة جدًا للحياة - مزيج من درجات الحرارة المنخفضة للغاية، رياح قويةوالأشعة فوق البنفسجية الصلبة تبدو مخيفة. لكن 95 بالمائة من السهول الصخرية التي درسها العلماء مأهولة بالكائنات الحية الدقيقة!

وتحصل هذه الكائنات الحية الدقيقة على ما يكفيها من الضوء الذي يدخل تحت الحجارة من خلال الشقوق الموجودة بينها، والتي تنعكس عن أسطح الحجارة المجاورة. بسبب التغيرات في درجات الحرارة (يتم تسخين الحجارة بواسطة الشمس وتبريدها في حالة عدم وجود شمس)، تحدث حركات في أحجار الغرينية، وبعض الحجارة تجد نفسها في ظلام دامس، والبعض الآخر، على العكس من ذلك، يتعرض للضوء. بعد هذه الحركات، "تهاجر" الكائنات الحية الدقيقة من الحجارة المظلمة إلى المضيئة.

تعيش البكتيريا في مقالب الخبث
تعيش أكثر الكائنات الحية المحبة للقلوية على هذا الكوكب في المياه الملوثة في الولايات المتحدة. اكتشف العلماء مجتمعات ميكروبية تزدهر في مقالب الرماد في منطقة بحيرة كالومي في جنوب غرب شيكاغو، حيث يبلغ مستوى حموضة الماء (pH) 12.8. العيش في مثل هذه البيئة يشبه العيش في الصودا الكاوية أو سائل تنظيف الأرضيات. في مثل هذه المقالب، يتفاعل الهواء والماء مع الخبث، مما ينتج عنه هيدروكسيد الكالسيوم (الصودا الكاوية)، مما يزيد من الرقم الهيدروجيني. وتم اكتشاف البكتيريا خلال دراسة ملوثة المياه الجوفية، تراكمت على مدى أكثر من قرن من مقالب الحديد الصناعي القادمة من إنديانا وإلينوي.

وقد أظهر التحليل الجيني أن بعض هذه البكتيريا هي أقرباء لأنواع المطثية والعصيات. وقد تم العثور على هذه الأنواع سابقًا في المياه الحمضية لبحيرة مونو في كاليفورنيا، وأعمدة الطوف في جرينلاند، والمياه الملوثة بالأسمنت في منجم ذهب عميق في إفريقيا. تستخدم بعض هذه الكائنات الهيدروجين المنطلق عندما تتآكل خبث الحديد المعدني. إن كيفية وصول البكتيريا غير العادية إلى مقالب الخبث لا تزال لغزا. من الممكن أن تكون البكتيريا المحلية قد تكيفت مع بيئتها القاسية خلال القرن الماضي.

تحدد الميكروبات تلوث المياه
تنمو بكتيريا الإشريكية القولونية المعدلة في وسط يحتوي على ملوثات ويتم تحديد كمياتها في نقاط زمنية مختلفة. تحتوي البكتيريا على جين مدمج يسمح للخلايا بالتوهج في الظلام. من خلال سطوع التوهج يمكن للمرء أن يحكم على عددهم. يتم تجميد البكتيريا في كحول البولي فينيل، ومن ثم يمكنها تحمل درجات الحرارة المنخفضة دون حدوث أضرار جسيمة. ثم يتم إذابتها وزراعتها في المعلق واستخدامها في الأبحاث. في بيئة ملوثة، تنمو الخلايا بشكل أسوأ وتموت في كثير من الأحيان. يعتمد عدد الخلايا الميتة على الوقت ودرجة التلوث. تختلف هذه المؤشرات ل معادن ثقيلةوالمواد العضوية. بالنسبة لأي مادة، يختلف معدل الوفاة واعتماد عدد البكتيريا الميتة على الجرعة.

الفيروسات لديها
...تركيبة معقدة من الجزيئات العضوية، والأهم من ذلك هو وجود الشفرة الوراثية الفيروسية الخاصة بها والقدرة على التكاثر.

أصل الفيروسات
من المقبول عمومًا أن الفيروسات نشأت نتيجة لعزل (استقلالية) العناصر الجينية الفردية للخلية، والتي، بالإضافة إلى ذلك، اكتسبت القدرة على الانتقال من كائن حي إلى كائن حي. يتراوح حجم الفيروسات من 20 إلى 300 نانومتر (1 نانومتر = 10-9 م). جميع الفيروسات تقريبًا أصغر حجمًا من البكتيريا. ومع ذلك، فإن أكبر الفيروسات، مثل فيروس جدري البقر، لها نفس حجم أصغر البكتيريا (الكلاميديا ​​والريكتسيا).

الفيروسات هي شكل من أشكال الانتقال من الكيمياء فقط إلى الحياة على الأرض
هناك نسخة نشأت فيها الفيروسات منذ زمن طويل - بفضل المجمعات داخل الخلايا التي اكتسبت الحرية. داخل الخلية الطبيعية، هناك حركة للعديد من الهياكل الجينية المختلفة (الحمض النووي الريبوزي الرسول، وما إلى ذلك، وما إلى ذلك...)، والتي يمكن أن تكون أسلافًا للفيروسات. ولكن ربما كان كل شيء عكس ذلك تمامًا - والفيروسات - أقدم شكلالحياة، أو بالأحرى المرحلة الانتقالية من "الكيمياء فقط" إلى الحياة على الأرض.
حتى أن بعض العلماء يربطون أصل حقيقيات النوى نفسها (وبالتالي جميع الكائنات الحية الفردية ومتعددة الخلايا، بما في ذلك أنت وأنا) بالفيروسات. ومن الممكن أننا خرجنا نتيجة "تعاون" الفيروسات والبكتيريا. قدم الأول المادة الوراثية، والثاني قدم الريبوسومات - مصانع البروتين داخل الخلايا.

الفيروسات ليست قادرة
... للتكاثر من تلقاء نفسها - تقوم الآليات الداخلية للخلية التي يصيبها الفيروس بذلك نيابةً عنها. لا يستطيع الفيروس نفسه أيضًا العمل مع جيناته - فهو غير قادر على تصنيع البروتينات، على الرغم من أنه يحتوي على غلاف بروتيني. إنه ببساطة يسرق البروتينات الجاهزة من الخلايا. حتى أن بعض الفيروسات تحتوي على كربوهيدرات ودهون، ولكنها مرة أخرى مسروقة. خارج الخلية الضحية، يكون الفيروس ببساطة عبارة عن تراكم هائل لجزيئات معقدة للغاية، ولكن بدون عملية التمثيل الغذائي أو أي إجراءات نشطة أخرى.

والمثير للدهشة أن أبسط المخلوقات على هذا الكوكب (سنظل نسميها مخلوقات الفيروسات) هي واحدة من أكبر ألغاز العلم.

أكبر فيروس ميمي، أو Mimivirus
...(المسببة لتفشي مرض الأنفلونزا) أكثر بثلاث مرات من الفيروسات الأخرى، وأربعين مرة أكثر من غيرها. فهي تحمل 1260 جينا (1.2 مليون قاعدة "حرفية"، وهو عدد أكبر من البكتيريا الأخرى)، في حين أن الفيروسات المعروفة لديها من ثلاثة إلى مائة جين فقط. علاوة على ذلك، فإن الشفرة الوراثية للفيروس تتكون من الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA)، في حين أن جميع الفيروسات المعروفة تستخدم واحدًا فقط من "أقراص الحياة" هذه، ولكن لا تستخدم الاثنين معًا أبدًا. 50 جينًا من جينات ميمي مسؤولة عن أشياء لم يسبق رؤيتها في الفيروسات من قبل. على وجه الخصوص، ميمي قادر على تصنيع 150 نوعًا من البروتينات بشكل مستقل وحتى إصلاح الحمض النووي التالف الخاص به، وهو أمر غير منطقي بشكل عام بالنسبة للفيروسات.

التغيرات في الشفرة الوراثية للفيروسات يمكن أن تجعلها مميتة
أجرى العلماء الأميركيون تجارب على فيروس الأنفلونزا الحديث ــ وهو مرض مزعج وشديد، ولكنه ليس مميتاً للغاية ــ عن طريق تهجينه بفيروس "الأنفلونزا الإسبانية" سيئ السمعة في عام 1918. قتل الفيروس المعدل الفئران بشكل مباشر مع ظهور أعراض مميزة للأنفلونزا الإسبانية (الالتهاب الرئوي الحاد والنزيف الداخلي). ومع ذلك، تبين أن اختلافاته عن الفيروس الحديث على المستوى الجيني ضئيلة.

وباء الانفلونزا الاسبانية في عام 1918 قتل المزيد من الناسمما كان عليه خلال أفظع أوبئة الطاعون والكوليرا في العصور الوسطى، وحتى أكثر من خسائر الخطوط الأمامية في الحرب الأولى الحرب العالمية. يقترح العلماء أن فيروس الأنفلونزا الإسبانية يمكن أن يكون قد نشأ مما يسمى بفيروس "أنفلونزا الطيور"، متحدًا مع فيروس عادي، على سبيل المثال، في جسم الخنازير. إذا تقاطعت أنفلونزا الطيور بنجاح مع الأنفلونزا البشرية وأصبحت قادرة على الانتقال من شخص إلى آخر، فسنحصل على مرض يمكن أن يسبب وباءً عالميًا ويقتل عدة ملايين من الأشخاص.

أكثر سم قوي
...تعتبر الآن عصية سامة D. 20 ملغ تكفي لتسميم جميع سكان الأرض.

الفيروسات يمكنها السباحة
تعيش ثمانية أنواع من فيروسات العاثيات في مياه لادوجا، وتختلف في الشكل والحجم وطول الأرجل. عددها أعلى بكثير من العدد المعتاد للمياه العذبة: من 2 إلى 12 مليار جزيء لكل لتر من العينة. في بعض العينات، كان هناك ثلاثة أنواع فقط من العاثيات، أعلى محتواها وتنوعها كان في الجزء الأوسط من الخزان، جميع الأنواع الثمانية. عادة ما يكون العكس هو الصحيح: هناك المزيد من الكائنات الحية الدقيقة في المناطق الساحلية من البحيرات.

صمت الفيروسات
العديد من الفيروسات، مثل الهربس، لها مرحلتين في تطورها. يحدث الأول مباشرة بعد إصابة مضيف جديد ولا يدوم طويلا. ثم "يصمت" الفيروس ويتراكم بهدوء في الجسم. والثاني يمكن أن يبدأ في غضون أيام أو أسابيع أو سنوات قليلة، عندما يبدأ الفيروس، "الصامت" في الوقت الحالي، في التكاثر مثل الانهيار الجليدي ويسبب المرض. إن وجود مرحلة "كامنة" يحمي الفيروس من الموت عندما يصبح السكان المضيفون محصنين ضده بسرعة. كلما كانت البيئة الخارجية غير قابلة للتنبؤ بها من وجهة نظر الفيروس، كلما زادت أهمية أن يكون لديه فترة من "الصمت".

تلعب الفيروسات دورًا مهمًا
تلعب الفيروسات دورًا مهمًا في حياة أي جسم مائي. يصل عددهم إلى عدة مليارات من الجسيمات لكل لتر مياه البحرفي خطوط العرض القطبية والمعتدلة والاستوائية. في بحيرات المياه العذبة، عادة ما يكون محتوى الفيروس أقل بمعامل 100. ويبقى أن نرى لماذا يوجد الكثير من الفيروسات في لادوجا ويتم توزيعها بشكل غير عادي. لكن ليس لدى الباحثين أدنى شك في أن الكائنات الحية الدقيقة لها تأثير كبير على الحالة البيئيةالمياه الطبيعية.

الأميبا العادية لديها رد فعل إيجابي لمصدر الاهتزازات الميكانيكية
الأميبا المتقلبة هي أميبا تعيش في المياه العذبة ويبلغ طولها حوالي 0.25 ملم، وهي واحدة من أكثر الأنواع شيوعًا في المجموعة. وغالبا ما يستخدم في التجارب المدرسية والأبحاث المعملية. توجد الأميبا الشائعة في الحمأة الموجودة في قاع البرك ذات المياه الملوثة. يبدو وكأنه كتلة هلامية صغيرة عديمة اللون، بالكاد يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

في الأميبا الشائعة (الأميبا بروتيوس)، تم اكتشاف ما يسمى بالاهتزاز في شكل رد فعل إيجابي لمصدر الاهتزازات الميكانيكية بتردد 50 هرتز. يصبح هذا مفهومًا إذا أخذنا في الاعتبار أنه في بعض أنواع الهدبيات التي تعمل كغذاء للأميبا، يتقلب تردد ضرب الأهداب بين 40 و60 هرتز فقط. تظهر الأميبا أيضًا انجذابًا ضوئيًا سلبيًا. وتتمثل هذه الظاهرة في أن الحيوان يحاول الانتقال من المنطقة المضيئة إلى الظل. يعد الانجذاب الحراري للأميبا سلبيًا أيضًا: فهو ينتقل من الجزء الأكثر دفئًا إلى الجزء الأقل تسخينًا من الجسم المائي. ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ انجذاب غلفاني للأميبا. إذا تم تمرير تيار كهربائي ضعيف عبر الماء، فإن الأميبا تطلق أقدامًا كاذبة فقط على الجانب المواجه للقطب السالب - الكاثود.

أكبر الأميبا
واحدة من أكبر الأميبات هي أنواع المياه العذبة Pelomyxa (Chaos) carolinensis، ويبلغ طولها 2-5 ملم.

تتحرك الأميبا
سيتوبلازم الخلية في حركة مستمرة. فإذا اندفع تيار السيتوبلازم إلى نقطة واحدة على سطح الأميبا ظهر نتوء في هذا المكان من جسمها. إنه يتضخم ويصبح ثمرة للجسم - كاذب، يتدفق السيتوبلازم فيه، وتتحرك الأميبا بهذه الطريقة.

قابلة للأميبا
الأميبا كائن حي بسيط للغاية، يتكون من خلية واحدة تتكاثر بالانقسام البسيط. أولاً، تقوم خلية الأميبا بمضاعفة مادتها الوراثية، لتكوين نواة ثانية، ثم يتغير شكلها، وتشكل انقباضًا في المنتصف، والذي يقسمها تدريجيًا إلى خليتين ابنتين. ويبقى بينهما رباط رفيع يسحبانه في اتجاهات مختلفة. وفي النهاية ينكسر الرباط وتبدأ الخلايا الوليدة حياة مستقلة.

ولكن في بعض أنواع الأميبا، فإن عملية التكاثر ليست بهذه البساطة على الإطلاق. لا تستطيع الخلايا الوليدة أن تكسر الرباط بشكل مستقل، وفي بعض الأحيان تندمج مرة أخرى في خلية واحدة ذات نواتين. تقسيم الأميبا يصرخ طلبا للمساعدة عن طريق إفراز خاص مادة كيميائيةالذي تتفاعل معه "قابلة الأميبا". يعتقد العلماء أنه على الأرجح أن هذا عبارة عن مجموعة معقدة من المواد، بما في ذلك أجزاء من البروتينات والدهون والسكريات. على ما يبدو، عندما تنقسم خلية الأميبا، يتعرض غشاءها للتوتر، مما يؤدي إلى إطلاق إشارة كيميائية فيها بيئة خارجية. ثم يتم مساعدة الأميبا المنقسمة بواسطة أخرى، والتي تأتي استجابة لإشارة كيميائية خاصة. يدخل نفسه بين الخلايا المنقسمة ويضغط على الرباط حتى يتمزق.

الحفريات الحية
وأقدمها هي الكائنات الإشعاعية، وهي كائنات وحيدة الخلية مغطاة بنمو يشبه الصدفة ممزوج بالسيليكا، وقد تم اكتشاف بقاياها في رواسب ما قبل الكمبري، والتي يتراوح عمرها من مليار إلى ملياري سنة.

الأكثر ديمومة
ويعتبر بطيء المشية، وهو حيوان يبلغ طوله أقل من نصف ملليمتر، أصعب أشكال الحياة على وجه الأرض. يمكن لهذا الحيوان أن يتحمل درجات حرارة تتراوح من 270 درجة مئوية إلى 151 درجة مئوية، والتعرض للأشعة السينية، وظروف الفراغ، والضغط ستة أضعاف الضغط الذي يتعرض له أعمق قاع المحيط. يمكن أن يعيش دب الماء في المزاريب والشقوق في البناء. عادت بعض هذه المخلوقات الصغيرة إلى الحياة بعد مائة عام من السبات في الطحالب الجافة لمجموعات المتاحف.

الأكانثاريا، أبسط الكائنات الحية التي تنتمي إلى فصيلة الأشعة، يصل طولها إلى 0.3 ملم. يتكون هيكلها العظمي من كبريتات السترونتيوم.

وتبلغ الكتلة الإجمالية للعوالق النباتية 1.5 مليار طن فقط، في حين تبلغ كتلة العوالق الحيوانية 20 مليار طن.

تبلغ سرعة حركة النعال الهدبي (Paramecium caudatum) 2 مم في الثانية. وهذا يعني أن الحذاء يسبح في الثانية مسافة أكبر بـ 10-15 مرة من طول جسمه. يوجد 12 ألف أهداب على سطح النعال الهدبي.

يمكن أن يكون Green Euglena (Euglena viridis) بمثابة مؤشر جيد لدرجة المعالجة البيولوجية للمياه. مع انخفاض التلوث البكتيري، يزيد عدده بشكل حاد.

ما هي أقدم أشكال الحياة على الأرض؟
تسمى الكائنات التي ليست نباتات ولا حيوانات بأشكال المدى. لقد استقروا لأول مرة في قاع المحيط منذ حوالي 575 مليون سنة، بعد آخر تجلد عالمي (تسمى هذه المرة العصر الإدياكاري)، وكانوا من بين أول المخلوقات ذات الأجسام الرخوة. كانت هذه المجموعة موجودة حتى قبل 542 مليون سنة، عندما حلت الحيوانات الحديثة سريعة الانتشار محل معظم هذه الأنواع.

تتجمع الكائنات الحية في أنماط كسرية من الأجزاء المتفرعة. لم تكن قادرة على الحركة ولم يكن لديها أعضاء تناسلية، ولكنها تكاثرت، ويبدو أنها خلقت فروعًا جديدة. يتكون كل عنصر متفرع من العديد من الأنابيب التي تم ربطها معًا بواسطة هيكل عضوي شبه صلب. اكتشف العلماء مجموعة من الأشكال المدىية في عدة أشكال مختلفةوالتي يعتقد أنها تجمع الطعام في طبقات مختلفة من عمود الماء. يبدو النمط الكسري معقدًا للغاية، ولكن وفقًا للباحث، فإن تشابه الكائنات الحية مع بعضها البعض قد أدى إلى تكوين جينوم بسيط يكفي لإنشاء فروع جديدة حرة الحركة وربط الفروع بهياكل أكثر تعقيدًا.

كان عرض الكائن الكسري الذي تم العثور عليه في نيوفاوندلاند 1.5 سم وطوله 2.5 سم.
مثل هذه الكائنات تمثل ما يصل إلى 80% من جميع الكائنات الحية في الإدياكارا عندما لم تكن هناك حيوانات متنقلة. ومع ذلك، مع ظهور المزيد من الكائنات الحية المتنقلة، بدأ تراجعها، ونتيجة لذلك تم استبدالها بالكامل.

الحياة الخالدة موجودة في أعماق قاع المحيط
تحت سطح قاع البحار والمحيطات يوجد محيط حيوي كامل. اتضح أنه على عمق 400-800 متر تحت القاع، في سمك الرواسب والصخور القديمة، يعيش عدد لا يحصى من البكتيريا. ويقدر عمر بعض العينات المحددة بـ 16 مليون سنة. يقول العلماء إنهم خالدون عمليا.

يعتقد الباحثون أنه في مثل هذه الظروف، في أعماق الصخور السفلية، نشأت الحياة منذ أكثر من 3.8 مليار سنة، وفقط في وقت لاحق، عندما أصبحت البيئة على السطح مناسبة للسكن، سيطرت على المحيط والأرض. لقد وجد العلماء منذ زمن طويل آثار حياة (حفريات) في صخور قاعية مأخوذة من أعماق كبيرة جداً تحت سطح القاع. لقد جمعوا الكثير من العينات التي وجدوا فيها كائنات حية دقيقة. ومنها الصخور المرفوعة من أعماق تزيد عن 800 متر تحت قاع المحيط. وكان عمر بعض عينات الرواسب عدة ملايين من السنين، مما يعني، على سبيل المثال، أن البكتيريا المحبوسة في مثل هذه العينة كانت في نفس العمر. حوالي ثلث البكتيريا التي اكتشفها العلماء في الصخور العميقة لا تزال حية. في الغياب ضوء الشمسمصدر الطاقة لهذه المخلوقات هو العمليات الجيوكيميائية المختلفة.

المحيط الحيوي البكتيري الموجود تحت قاع البحر كبير جدًا ويفوق عدد البكتيريا التي تعيش على الأرض. ولذلك فإن له تأثيراً ملحوظاً على العمليات الجيولوجية وتوازن ثاني أكسيد الكربون وما إلى ذلك. ويشير الباحثون إلى أنه من دون هذه البكتيريا الموجودة تحت الأرض، ربما لن يكون لدينا النفط والغاز.