Leben Bakterien in heißen Quellen? Statistische und dynamische Merkmale von Populationen.

Hohe Temperaturen sind für fast alle Lebewesen schädlich. Ein Anstieg der Umgebungstemperatur auf +50 °C reicht völlig aus, um Depressionen und den Tod einer Vielzahl von Organismen auszulösen. Über mehr muss man nicht reden hohe Temperaturen.

Als Grenze für die Ausbreitung des Lebens gilt eine Temperatur von +100 °C, bei der es zur Proteindenaturierung kommt, also zur Zerstörung der Struktur von Proteinmolekülen. Lange Zeit glaubte man, dass es in der Natur keine Lebewesen gibt, die Temperaturen im Bereich von 50 bis 100 °C problemlos vertragen. Jedoch neueste Entdeckungen Wissenschaftler sagen das Gegenteil.

Zunächst wurden Bakterien entdeckt, die an das Leben in heißen Quellen mit Wassertemperaturen von bis zu +90 °C angepasst sind. Im Jahr 1983 kam es zu einer weiteren wichtigen wissenschaftlichen Entdeckung. Eine Gruppe amerikanischer Biologen untersuchte Quellen am Grund des Pazifischen Ozeans Thermalwasser gesättigt mit Metallen.

Schwarze Raucher, ähnlich wie Kegelstümpfe, werden in einer Tiefe von 2000 m gefunden. Ihre Höhe beträgt 70 m und ihr Basisdurchmesser beträgt 200 m. Raucher wurden erstmals in der Nähe der Galapagos-Inseln entdeckt.

Diese „Schwarzen Raucher“, wie Geologen sie nennen, befinden sich in großen Tiefen und nehmen aktiv Wasser auf. Hier erwärmt es sich durch die Wärme aus der tiefen heißen Erdsubstanz und erreicht eine Temperatur von über +200 °C.

Das Wasser in den Quellen kocht nicht nur, weil es unter hohem Druck steht und mit Metallen aus den Eingeweiden des Planeten angereichert ist. Über den „Schwarzen Rauchern“ erhebt sich eine Wassersäule. Der Druck, der hier in einer Tiefe von etwa 2000 m (und noch viel größer) entsteht, beträgt 265 atm. Bei solch hohem Druck kocht selbst das mineralisierte Wasser einiger Quellen mit Temperaturen bis zu +350 °C nicht.

Durch die Vermischung mit Meerwasser kühlt Thermalwasser relativ schnell ab, doch die von den Amerikanern in diesen Tiefen entdeckten Bakterien versuchen, sich vom abgekühlten Wasser fernzuhalten. Erstaunliche Mikroorganismen haben sich an die Nahrungsaufnahme angepasst Mineralien in diesen auf +250 °C erhitzten Gewässern. Niedrigere Temperaturen wirken dämpfend auf Mikroben. Bereits in Wasser mit einer Temperatur von etwa +80 °C bleiben Bakterien zwar lebensfähig, vermehren sich jedoch nicht mehr.

Wissenschaftler wissen nicht genau, was das Geheimnis der fantastischen Ausdauer dieser winzigen Lebewesen ist, die das Erhitzen bis zum Schmelzpunkt von Zinn problemlos vertragen.

Die Körperform der Bakterien, die schwarze Raucher bewohnen, ist unregelmäßig. Oft sind Organismen mit langen Projektionen ausgestattet. Bakterien absorbieren Schwefel und wandeln ihn in organisches Material um. Pogonophora und Vestimentifera gingen mit ihnen eine Symbiose ein, um diese organische Substanz zu fressen.

Sorgfältige biochemische Studien zeigten das Vorhandensein eines Schutzmechanismus in Bakterienzellen. Das Molekül der Erbsubstanz DNA, auf der genetische Informationen gespeichert sind, ist bei einer Reihe von Arten von einer Proteinschicht umhüllt, die überschüssige Wärme absorbiert.

Die DNA selbst enthält einen ungewöhnlich hohen Gehalt an Guanin-Cytosin-Paaren. Alle anderen Lebewesen auf unserem Planeten haben eine viel geringere Anzahl dieser Assoziationen in ihrer DNA. Es stellt sich heraus, dass die Bindung zwischen Guanin und Cytosin durch Erhitzen nur sehr schwer aufzubrechen ist.

Daher dienen die meisten dieser Verbindungen lediglich der Stärkung des Moleküls und erst dann der Kodierung genetischer Informationen.

Aminosäuren dienen Komponenten Proteinmoleküle, in denen sie aufgrund spezieller chemischer Bindungen festgehalten werden. Wenn wir die Proteine ​​​​von Tiefseebakterien mit Proteinen anderer lebender Organismen vergleichen, die in den oben aufgeführten Parametern ähnlich sind, stellt sich heraus, dass aufgrund zusätzlicher Aminosäuren zusätzliche Verbindungen in den Proteinen von Hochtemperaturmikroben bestehen.

Doch Experten sind sich sicher, dass dies nicht das Geheimnis der Bakterien ist. Das Erhitzen der Zellen auf +100–120 °C reicht völlig aus, um die durch die aufgeführten chemischen Geräte geschützte DNA zu schädigen. Das bedeutet, dass es innerhalb von Bakterien andere Möglichkeiten geben muss, die Zerstörung ihrer Zellen zu verhindern. Das Protein, aus dem die mikroskopisch kleinen Bewohner von Thermalquellen bestehen, besteht aus speziellen Partikeln – Aminosäuren, die in keinem anderen auf der Erde lebenden Lebewesen vorkommen.

Einen besonderen Schutz genießen die Eiweißmoleküle von Bakterienzellen, die über besondere schützende (stärkende) Komponenten verfügen. Lipide, also Fette und fettähnliche Stoffe, haben eine ungewöhnliche Struktur. Ihre Moleküle sind verbundene Atomketten. Die chemische Analyse der Lipide von Hochtemperaturbakterien zeigte, dass in diesen Organismen die Lipidketten miteinander verflochten sind, was der weiteren Stärkung der Moleküle dient.

Allerdings lassen sich die Analysedaten auf andere Weise verstehen, so dass die Hypothese der ineinander verschlungenen Ketten unbewiesen bleibt. Aber selbst wenn wir es als Axiom betrachten, ist es unmöglich, die Mechanismen der Anpassung an Temperaturen um +200 °C vollständig zu erklären.

Höher entwickelte Lebewesen konnten den Erfolg von Mikroorganismen nicht erreichen, doch Zoologen kennen viele Wirbellose und sogar Fische, die sich an das Leben in Thermalgewässern angepasst haben.

Unter den Wirbellosen sind zunächst die verschiedenen Höhlenbewohner zu nennen, die in grundwassergespeisten Stauseen leben, die durch unterirdische Wärme erwärmt werden. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um winzige einzellige Algen und alle Arten von Krebstieren.

Thermosphere Thermal ist ein Vertreter der Isopodenkrebstiere und gehört zur Familie der Spheromatiden. Es lebt in einer heißen Quelle in Soccoro (New Mexico, USA). Die Länge des Krebstiers beträgt nur 0,5 bis 1 cm. Es bewegt sich am Boden der Quelle entlang und verfügt über ein Antennenpaar zur Orientierung im Weltraum.

Höhlenfische haben sich an das Leben in angepasst Thermalquellen, verträgt Temperaturen bis +40 °C. Unter diesen Lebewesen sind einige Karpfenzahntiere am bemerkenswertesten, die dort leben Das Grundwasser Nordamerika. Unter den Arten dieser großen Gruppe sticht Cyprinodon macularis hervor.

Dies ist eines der seltensten Tiere der Erde. Eine kleine Population dieser winzigen Fische lebt in einer heißen Quelle, die nur 50 cm tief ist. Diese Quelle befindet sich in der Devil's Cave im Death Valley (Kalifornien), einem der trockensten und heißesten Orte der Welt.

Als enger Verwandter von Cyprinodon ist der Blindauge nicht an das Leben in Thermalquellen angepasst, obwohl er im Grundwasser von Karsthöhlen im gleichen geografischen Gebiet in den Vereinigten Staaten lebt. Der Blindauge und seine verwandten Arten werden der Familie der Blindauge zugeordnet, während Cyprinodons als eigene Familie der Karpfenzahnfische klassifiziert werden.

Im Gegensatz zu anderen durchscheinenden oder milchig-cremefarbenen Höhlenbewohnern, einschließlich anderer Höhlenbewohner mit Karpfenzähnen, sind Cyprinodons leuchtend blau bemalt. Früher kamen diese Fische in mehreren Quellen vor und konnten sich frei durch das Grundwasser von einem Reservoir zum anderen bewegen.

Im 19. Jahrhundert beobachteten die Anwohner mehr als einmal, wie sich Cyprinodons in Pfützen ansiedelten, die durch das Auffüllen der Spurrillen eines Wagenrades mit Grundwasser entstanden. Übrigens ist bis heute unklar, wie und warum diese schönen Fische zusammen mit der unterirdischen Feuchtigkeit durch eine lockere Erdschicht gelangten.

Dieses Geheimnis ist jedoch nicht das Hauptgeheimnis. Es ist nicht klar, wie Fische Wassertemperaturen von bis zu +50 °C standhalten können. Wie dem auch sei, es war eine seltsame und unerklärliche Anpassung, die den Cyprinodons zum Überleben verhalf. Diese Kreaturen erschienen in Nordamerika vor mehr als 1 Million Jahren. Mit Beginn der Vereisung starben alle Tiere mit Karpfenzähnen aus, mit Ausnahme derjenigen, die unterirdische Gewässer, darunter Thermalwasser, entwickelten.

Fast alle Arten der Stenazellid-Familie, vertreten durch kleine (nicht mehr als 2 cm) Asseln, leben in Thermalwasser mit Temperaturen von nicht weniger als +20 °C.

Als der Gletscher abzog und das Klima in Kalifornien trockener wurde, blieben die Temperatur, der Salzgehalt und sogar die Nahrungsmenge – Algen – in den Höhlenquellen 50.000 Jahre lang nahezu unverändert. Daher überlebte der Fisch die prähistorischen Katastrophen hier unverändert, ohne sich zu verändern. Heute sind alle Arten von Höhlen-Cyprinodons im Interesse der Wissenschaft gesetzlich geschützt.

.(Quelle: „Biological Encyclopedic Dictionary“. Chefredakteur M. S. Gilyarov; Redaktion: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin und andere – 2. Auflage, korrigiert. – M.: Sov. Encyclopedia, 1986.)

Sehen Sie, was „THERMOPHILIC ORGANISMS“ in anderen Wörterbüchern ist:

- (thermo... gr. phileo love) thermophile (meist mikroskopisch kleine) Organismen, die bei relativ hohen Temperaturen (bis zu 70 °C) leben können; Ihre natürlichen Lebensräume sind verschiedene heiße Quellen und Thermalquellen, vgl. kryophil... ... Wörterbuch der Fremdwörter der russischen Sprache

- (von thermo (siehe Thermo...)... und griechisch philéo love) Thermophile, Organismen, die bei Temperaturen über 45 °C leben (zerstörerisch für die meisten Lebewesen). Dies sind einige Fische, Vertreter verschiedener Wirbelloser (Würmer,... ... Groß Sowjetische Enzyklopädie

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Organismen Wissenschaftliche Klassifikation Klassifikation: Organismen Superkönigreiche Nuklearer Nichtnuklearer Organismus (spätes Lateinischer Organismusus vom Spätlateinischen Organizo ... Wikipedia

Niedere Organismen können, wie alle Lebewesen überhaupt, nur unter genau definierten Bedingungen leben äußere Bedingungen ihre Existenz, d. h. die Bedingungen der Umgebung, in der sie leben, und für jeden äußeren Faktor, für Temperatur, Druck, Feuchtigkeit usw.

Dies ist die Bezeichnung für Bakterien, die sich bei Temperaturen über 55–60 °C entwickeln können. Miquel war der erste, der im Wasser der Seine einen unbeweglichen Bazillus fand und isolierte, der bei Temperaturen von 70 °C leben und sich vermehren konnte °C. Van Tieghem... Enzyklopädisches Wörterbuch F. Brockhaus und I.A. Ephron

Organismen Wissenschaftliche Klassifikation Klassifikation: Organismen Superkönigreiche Nuklearer nichtnuklearer Organismus (spätes Lateinischer Organismusus vom Spätlateinischen Organizo ... Wikipedia - Siehe auch: Größte Organismen Die kleinsten Organismen sind alle Vertreter von Bakterien, Tieren, Pflanzen und anderen auf der Erde vorkommenden Organismen, die in ihren Klassen (Ordnungen) Mindestwerte für Parameter wie ... Wikipedia haben

Heiße Quellen, die man normalerweise in vulkanischen Gebieten findet, haben eine ziemlich reiche lebende Bevölkerung.

Vor langer Zeit, als Bakterien und andere niedere Lebewesen noch über das oberflächlichste Verständnis verfügten, wurde die Existenz einer einzigartigen Flora und Fauna in den Bädern nachgewiesen. Beispielsweise berichtete Sonnerath im Jahr 1774 über das Vorkommen von Fischen in den heißen Quellen Islands, die eine Temperatur von 69° hatten. Diese Schlussfolgerung wurde später von anderen Forschern in Bezug auf die Bäder Islands nicht bestätigt, ähnliche Beobachtungen wurden jedoch an anderen Orten gemacht. Auf der Insel Ischia bemerkte Ehrenberg (1858) das Vorkommen von Fischen in Quellen mit Temperaturen über 55°. Auch Hoppe-Seyler (1875) sah Fische in Wasser mit einer Temperatur von ebenfalls etwa 55°. Auch wenn wir davon ausgehen, dass in allen genannten Fällen die Thermometrie ungenau durchgeführt wurde, lässt sich dennoch eine Schlussfolgerung über die Fähigkeit einiger Fische ziehen, bei relativ erhöhten Temperaturen zu leben. Neben Fischen wurden in den Thermalbädern manchmal auch Frösche, Würmer und Weichtiere beobachtet. Später wurden hier auch einfache Tiere entdeckt.

Im Jahr 1908 wurde die Arbeit von Issel veröffentlicht, der die Temperaturgrenzen für die in heißen Quellen lebende Tierwelt detaillierter festlegte.

Zusammen mit der Tierwelt ist das Vorkommen von Algen in Thermalbädern äußerst leicht festzustellen und bildet teilweise starke Beläge. Laut Rodina (1945) erreicht die Dicke der in heißen Quellen angesammelten Algen oft mehrere Meter.

Über die Assoziationen thermophiler Algen und die Faktoren, die ihre Zusammensetzung bestimmen, haben wir im Abschnitt „Algen, die bei hohen Temperaturen leben“ ausreichend gesprochen. Hier erinnern wir uns nur daran, dass Blaualgen am hitzebeständigsten sind und sich bis zu einer Temperatur von 80-85°C entwickeln können. Grünalgen vertragen Temperaturen knapp über 60 °C und Kieselalgen hören bei etwa 50 °C auf, sich zu entwickeln.

Wie bereits erwähnt, spielen Algen, die in Thermalbädern entstehen, eine wesentliche Rolle bei der Bildung verschiedener Arten von Schuppen, zu denen auch mineralische Verbindungen gehören.

Thermophile Algen haben großer Einflussüber die Entwicklung der Bakterienpopulation in der thermischen Umgebung. Im Laufe ihres Lebens geben sie durch Exosmose eine bestimmte Menge organischer Verbindungen an das Wasser ab, und wenn sie sterben, schaffen sie sogar ein recht günstiges Substrat für Bakterien. Es ist daher nicht verwunderlich, dass die Bakterienpopulation von Thermalwässern dort am stärksten vertreten ist, wo sich Algen ansammeln.

Was die thermophilen Bakterien heißer Quellen angeht, müssen wir darauf hinweisen, dass sie in unserem Land von vielen Mikrobiologen untersucht wurden. Zu nennen sind hier die Namen Tsiklinskaya (1899), Gubin (1924-1929), Afanasyeva-Kester (1929), Egorova (1936-1940), Volkova (1939), Rodina (1945) und Isachenko (1948).

Die meisten Forscher, die sich mit heißen Quellen befassten, beschränkten sich auf die Tatsache, dass sich in ihnen eine Bakterienflora etablierte. Nur relativ wenige Mikrobiologen beschäftigten sich mit den grundlegenden Aspekten des Lebens von Bakterien in Thermalbädern.

In unserem Rückblick konzentrieren wir uns nur auf die Studien der letzten Gruppe.

In mehreren Ländern wurden in heißen Quellen thermophile Bakterien gefunden – die Sowjetunion, Frankreich, Italien, Deutschland, Slowakei, Japan usw. Da das Wasser heißer Quellen oft arm an organischen Substanzen ist, ist es nicht verwunderlich, dass es manchmal eine sehr geringe Menge saprophytischer Bakterien enthält.

Die Vermehrung autotroph ernährender Bakterien, unter denen Eisen- und Schwefelbakterien in Thermalbädern weit verbreitet sind, wird hauptsächlich von der chemischen Zusammensetzung des Wassers sowie seiner Temperatur bestimmt.

Einige aus heißem Wasser isolierte thermophile Bakterien wurden als neue Arten beschrieben. Ähnliche Formen sind: Bac. thermophilus filiformis. untersucht von Tsiklinskaya (1899), zwei sporentragenden Stäbchen - Bac. Ludwigi und Bac. ilidzensis capsulatus, isoliert von Karlinsky (1895), Spirochaeta daxensis, isoliert von Cantacuzene (1910), und Thiospirillum pistiense, isoliert von Churda (1935).

Die Wassertemperatur heißer Quellen hat großen Einfluss auf die Artenzusammensetzung der Bakterienpopulation. In Gewässern mit niedrigerer Temperatur wurden Kokken und spirochaetenartige Bakterien gefunden (Arbeiten von Rodina, Kantakouzena). Allerdings sind auch hier die sporentragenden Stäbchen die vorherrschende Form.

Kürzlich wurde der Einfluss der Temperatur auf die Artenzusammensetzung der Bakterienpopulation von Thermalbädern sehr anschaulich in der Arbeit von Rodina (1945) gezeigt, der die heißen Quellen von Khoja-Obi-Garm in Tadschikistan untersuchte. Die Temperatur einzelner Quellen dieses Systems liegt zwischen 50 und 86 °C. Durch die Kombination dieser Thermalbäder entsteht ein Bach, an dessen Grund an Orten mit Temperaturen unter 68 °C ein schnelles Wachstum von Blaualgen beobachtet wurde. An einigen Stellen bildeten die Algen dicke Schichten unterschiedlicher Farbe. Am Wasserrand befanden sich an den Seitenwänden der Nischen Schwefelablagerungen.

In verschiedenen Quellen, sowohl im Abfluss als auch in der Dicke der Blaualgen, wurden drei Tage lang Bewuchsgläser platziert. Darüber hinaus wurde das gesammelte Material auf Nährböden ausgesät. Es wurde festgestellt, dass Wasser mit der höchsten Temperatur überwiegend stäbchenförmige Bakterien enthält. Keilförmige Formen, insbesondere Azotobacter-ähnliche, treten bei Temperaturen nicht über 60° auf. Aufgrund aller Daten können wir sagen, dass Azotobacter selbst nicht über 52° wächst und die großen runden Zellen, die im Bewuchs gefunden werden, zu anderen Arten von Mikroben gehören.

Am hitzebeständigsten sind einige Formen von Bakterien, die sich auf Fleisch-Pepton-Agar entwickeln, Thiobakterien wie Tkiobacillus thioparus und Entschwefelungsmittel. Übrigens ist es erwähnenswert, dass Egorova und Sokolova (1940) Microspira in Wasser mit einer Temperatur von 50–60°C fanden.

In Rodinas Arbeit wurden in Wasser bei 50 °C keine stickstofffixierenden Bakterien nachgewiesen. Bei der Untersuchung von Böden wurden jedoch anaerobe Stickstofffixierer bei 77 °C und Azotobacter bei 52 °C gefunden. Dies lässt uns vermuten, dass Wasser grundsätzlich kein geeigneter Untergrund für Stickstofffixierer ist.

Eine Untersuchung von Bakterien im Boden heißer Quellen ergab die gleiche Abhängigkeit der Gruppenzusammensetzung von der dortigen Temperatur wie im Wasser. Allerdings war die Bodenmikropopulation zahlenmäßig viel reicher. Sandige Böden, die arm an organischen Verbindungen sind, hatten eine eher spärliche Mikropopulation, während Böden mit dunkel gefärbtem organischem Material reichlich von Bakterien besiedelt waren. Dadurch wurde der Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung des Substrats und der Natur der darin enthaltenen mikroskopischen Lebewesen äußerst deutlich.

Bemerkenswert ist, dass weder im Wasser noch im Schlamm von Rodina thermophile Bakterien gefunden wurden, die Ballaststoffe abbauen. Dieser Moment Wir neigen dazu, dies mit methodischen Schwierigkeiten zu erklären, da thermophile, zellulosezersetzende Bakterien hohe Ansprüche an Nährmedien stellen. Wie Imshenetsky zeigte, erfordert ihre Isolierung ganz bestimmte Nährsubstrate.

In heißen Quellen gibt es neben Saprophyten auch Autotrophen – Schwefel- und Eisenbakterien.

Die ältesten Beobachtungen über die Möglichkeit des Wachstums von Schwefelbakterien in Thermalbädern stammen offenbar von Meyer und Ahrens sowie von Miyoshi. Miyoshi beobachtete die Entwicklung filamentöser Schwefelbakterien in Quellen, deren Wassertemperatur 70° erreichte. Egorova (1936), die die Schwefelquellen von Bragun untersuchte, stellte das Vorhandensein von Schwefelbakterien selbst bei einer Wassertemperatur von 80° fest.

Im Kapitel „ allgemeine Charakteristiken morphologische und physiologische Eigenschaften thermophile Bakterien“ haben wir die Eigenschaften thermophiler Eisen- und Schwefelbakterien ausreichend detailliert beschrieben. Es ist nicht ratsam, diese Informationen zu wiederholen, und wir beschränken uns hier darauf, nur daran zu erinnern, dass einzelne Gattungen und sogar Arten autotropher Bakterien ihre Entwicklung bei unterschiedlichen Temperaturen abschließen.

Die maximale Temperatur für Schwefelbakterien wird daher bei etwa 80°C gemessen. Für Eisenbakterien wie Streptothrix ochraceae und Spirillum ferrugineum stellte Miyoshi ein Maximum von 41-45° ein.

Dufrenois (Dufrencfy, 1921) fand Eisenbakterien, die Siderocapsa sehr ähnlich sind, auf Sedimenten in heißem Wasser mit einer Temperatur von 50–63 °C. Nach seinen Beobachtungen kam es nur in kalten Gewässern zum Wachstum fadenförmiger Eisenbakterien.

Volkova (1945) beobachtete die Entwicklung von Bakterien der Gattung Gallionella in den Mineralquellen der Pjatigorsk-Gruppe, wenn die Wassertemperatur 27–32 °C nicht überstieg. In Thermalbädern mit höheren Temperaturen fehlten Eisenbakterien vollständig.

Beim Vergleich der von uns notierten Materialien müssen wir unwillkürlich zu dem Schluss kommen, dass es in manchen Fällen nicht an der Temperatur des Wassers liegt, sondern an seiner chemische Zusammensetzung bestimmt die Entwicklung bestimmter Mikroorganismen.

Bakterien sind neben Algen aktiv an der Bildung einiger Biolit- und Kaustobiolitmineralien beteiligt. Die Rolle von Bakterien bei der Kalziumausfällung wurde genauer untersucht. Dieses Problem wird im Abschnitt über physiologische Prozesse, die durch thermophile Bakterien verursacht werden, ausführlich behandelt.

Die Schlussfolgerung von Volkova verdient Aufmerksamkeit. Sie stellt fest, dass die „Barezhina“, die in einer dicken Schicht in den Bächen der Quellen der Schwefelquellen von Pjatigorsk abgelagert wird, viel elementaren Schwefel enthält und auf dem Myzel eines Schimmelpilzes basiert Gattung Penicillium. Das Myzel bildet das Stroma, zu dem stäbchenförmige Bakterien gehören, die offenbar mit Schwefelbakterien verwandt sind.

Brussoff geht davon aus, dass thermische Bakterien auch an der Bildung von Kieselsäureablagerungen beteiligt sind.

In den Thermalbädern wurden Bakterien gefunden, die Sulfate reduzieren. Laut Afanasyeva-Kester ähneln sie Microspira aestuarii van Delden und Vibrio thermodesulfuricans Elion. Eine Reihe von Gedanken über die mögliche Rolle dieser Bakterien bei der Bildung von Schwefelwasserstoff in Thermalbädern wurden von Gubin (1924-1929) geäußert.

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Bakterien sind die älteste bekannte Gruppe von Organismen
Schichtgesteinsstrukturen – Stromatolithen – wurden teilweise auf den Beginn des Archäozoikums (Archaikum) datiert, d. h. entstand vor 3,5 Milliarden Jahren, ist das Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität von Bakterien, meist der Photosynthese, der sogenannten. blau-grüne Alge. Ähnliche Strukturen (mit Karbonaten imprägnierte Bakterienfilme) bilden sich auch heute noch vor allem vor der Küste Australiens. Bahamas, im Kalifornischen und Persischen Golf sind sie jedoch relativ selten und erreichen keine großen Größen, da sich beispielsweise pflanzenfressende Organismen von ihnen ernähren Schnecken. Die ersten kernhaltigen Zellen entwickelten sich vor etwa 1,4 Milliarden Jahren aus Bakterien.

Die Archäobakterien thermoacidophiles gelten als die ältesten lebenden Organismen überhaupt. Sie leben in heißem Quellwasser, das stark säurehaltig ist. Bei Temperaturen unter 55 °C (131 °F) sterben sie!

90 % der Biomasse in den Meeren sind Mikroben.

Das Leben erschien auf der Erde
Vor 3,416 Milliarden Jahren, also 16 Millionen Jahre früher als allgemein angenommen wissenschaftliche Welt. Analysen einer der Korallen, deren Alter über 3,416 Milliarden Jahre beträgt, haben gezeigt, dass zum Zeitpunkt der Entstehung dieser Koralle bereits Leben auf mikrobieller Ebene auf der Erde existierte.

Ältestes Mikrofossil
Kakabekia barghoorniana (1964-1986) wurde in Harich, Goonedd, Wales, mit einem geschätzten Alter von über 4.000.000.000 Jahren gefunden.
Die älteste Lebensform
In Grönland wurden versteinerte Abdrücke mikroskopisch kleiner Zellen entdeckt. Es stellte sich heraus, dass sie 3800 Millionen Jahre alt sind, was sie zu den ältesten uns bekannten Lebensformen macht.

Bakterien und Eukaryoten
Leben kann in Form von Bakterien existieren – die einfachsten Organismen, die keinen Zellkern haben, die ältesten (Archaeen), fast so einfach wie Bakterien, sich aber durch eine ungewöhnliche Membran auszeichnen, gelten als ihre Spitze – in der Tat; alle anderen Organismen, deren genetischer Code im Zellkern gespeichert ist.

Im Marianengraben wurden die ältesten Bewohner der Erde gefunden
Am tiefsten Punkt der Welt Marianengraben Im Zentrum des Pazifischen Ozeans wurden 13 der Wissenschaft unbekannte Arten einzelliger Organismen entdeckt, die seit fast einer Milliarde Jahren unverändert existieren. Mikroorganismen wurden in Bodenproben gefunden, die im Herbst 2002 in der Challenger-Verwerfung mit dem japanischen automatischen Bathyscaphe „Kaiko“ in einer Tiefe von 10.900 Metern entnommen wurden. In 10 Kubikzentimetern Boden wurden 449 bisher unbekannte primitive einzellige runde oder längliche 0,5 bis 0,7 mm große Exemplare entdeckt. Nach mehrjähriger Forschung wurden sie in 13 Arten eingeteilt. Alle diese Organismen entsprechen fast vollständig den sogenannten. „unbekannte biologische Fossilien“, die in den 1980er Jahren in Russland, Schweden und Österreich in 540 Millionen bis einer Milliarde Jahre alten Bodenschichten entdeckt wurden.

Basierend auf genetischen Analysen behaupten japanische Forscher, dass einzellige Organismen, die am Grund des Marianengrabens gefunden wurden, seit mehr als 800 Millionen oder sogar einer Milliarde Jahren unverändert existierten. Anscheinend sind dies die ältesten aller derzeit bekannten Bewohner der Erde. Um zu überleben, mussten einzellige Organismen aus der Challenger-Verwerfung in extreme Tiefen vordringen, da sie in den flachen Schichten des Ozeans nicht mit jüngeren und aggressiveren Organismen konkurrieren konnten.

Die ersten Bakterien tauchten im Archäozoikum auf
Die Entwicklung der Erde ist in fünf Zeitabschnitte, sogenannte Epochen, unterteilt. Die ersten beiden Epochen, Archäozoikum und Proterozoikum, dauerten 4 Milliarden Jahre, also fast 80 % der gesamten Erdgeschichte. Während des Archäozoikums kam es zur Entstehung der Erde, es entstanden Wasser und Sauerstoff. Vor etwa 3,5 Milliarden Jahren tauchten die ersten winzigen Bakterien und Algen auf. Im Proterozoikum, vor etwa 700 Jahren, tauchten die ersten Tiere im Meer auf. Dabei handelte es sich um primitive wirbellose Lebewesen wie Würmer und Quallen. Paläozoikum begann vor 590 Millionen Jahren und dauerte 342 Millionen Jahre. Dann war die Erde mit Sümpfen bedeckt. Im Paläozoikum tauchten große Pflanzen, Fische und Amphibien auf. Mesozoikum begann vor 248 Millionen Jahren und dauerte 183 Millionen Jahre. Zu dieser Zeit wurde die Erde von riesigen Dinosaurierechsen bewohnt. Auch die ersten Säugetiere und Vögel tauchten auf. Känozoikum begann vor 65 Millionen Jahren und dauert bis heute an. Zu dieser Zeit entstanden die Pflanzen und Tiere, die uns heute umgeben.

Wo leben Bakterien?
Bakterien sind im Boden, am Grund von Seen und Ozeanen reichlich vorhanden – überall dort, wo sich organische Stoffe ansammeln. Sie leben in der Kälte, wenn das Thermometer knapp über Null liegt, und in heißen sauren Quellen mit Temperaturen über 90 °C. Einige Bakterien vertragen einen sehr hohen Salzgehalt; Insbesondere sind sie die einzigen Organismen, die im Toten Meer vorkommen. In der Atmosphäre kommen sie in Form von Wassertröpfchen vor, und ihre Häufigkeit korreliert dort normalerweise mit der Staubigkeit der Luft. So enthält das Regenwasser in Städten deutlich mehr Bakterien als auf dem Land. In der kalten Luft von Hochgebirgs- und Polarregionen gibt es nur wenige von ihnen, allerdings findet man sie sogar in der unteren Schicht der Stratosphäre in 8 km Höhe.

An der Verdauung sind Bakterien beteiligt
Der Verdauungstrakt von Tieren ist dicht mit Bakterien besiedelt (normalerweise harmlos). Sie sind für die meisten Arten nicht lebensnotwendig, obwohl sie einige Vitamine synthetisieren können. Bei Wiederkäuern (Kühen, Antilopen, Schafen) und vielen Termiten sind sie jedoch an der Verdauung pflanzlicher Nahrung beteiligt. Darüber hinaus entwickelt sich das Immunsystem eines unter sterilen Bedingungen aufgezogenen Tieres aufgrund mangelnder bakterieller Stimulation nicht normal. Die normale bakterielle „Flora“ des Darms ist auch wichtig, um dort eindringende schädliche Mikroorganismen zu unterdrücken.

Eine Viertelmillion Bakterien passen auf eine Stelle
Bakterien sind viel kleiner als die Zellen vielzelliger Pflanzen und Tiere. Ihre Dicke beträgt üblicherweise 0,5–2,0 µm und ihre Länge 1,0–8,0 µm. Einige Formen sind bei der Auflösung von Standard-Lichtmikroskopen (ca. 0,3 Mikrometer) kaum sichtbar, es sind aber auch Arten mit einer Länge von mehr als 10 Mikrometern und einer Breite bekannt, die ebenfalls über die angegebenen Grenzen hinausgehen, und eine Reihe sehr dünner Bakterien können dies tun eine Länge von mehr als 50 Mikrometern aufweisen. Auf die Oberfläche, die dem mit einem Bleistift markierten Punkt entspricht, passen eine Viertelmillion mittelgroßer Bakterien.

Bakterien bieten Lektionen in Selbstorganisation
In Bakterienkolonien, sogenannten Stromatolithen, organisieren sich die Bakterien selbst und bilden eine riesige Arbeitsgruppe, obwohl keine von ihnen die anderen anführt. Diese Kombination ist sehr stabil und lässt sich bei Beschädigung oder Austausch schnell wiederherstellen. Umfeld. Interessant ist auch die Tatsache, dass die Bakterien im Stromatolith je nachdem, wo sie sich in der Kolonie befinden, unterschiedliche Rollen spielen und alle genetische Informationen teilen. Alle diese Eigenschaften können für zukünftige Kommunikationsnetze nützlich sein.

Fähigkeiten von Bakterien
Viele Bakterien verfügen über chemische Rezeptoren, die Veränderungen im Säuregehalt der Umgebung und der Konzentration von Zuckern, Aminosäuren, Sauerstoff und Kohlendioxid erkennen. Viele bewegliche Bakterien reagieren auch auf Temperaturschwankungen und photosynthetische Arten reagieren auf Änderungen der Lichtintensität. Manche Bakterien nehmen die Richtung von Feldlinien wahr Magnetfeld, einschließlich des Erdmagnetfelds, mit Hilfe von Magnetitpartikeln (magnetisches Eisenerz – Fe3O4), die in ihren Zellen vorhanden sind. Im Wasser nutzen Bakterien diese Fähigkeit, um auf der Suche nach einer günstigen Umgebung entlang von Kraftlinien zu schwimmen.

Erinnerung an Bakterien
Bedingte Reflexe bei Bakterien sind unbekannt, sie verfügen jedoch über eine gewisse Art von primitivem Gedächtnis. Beim Schwimmen vergleichen sie die wahrgenommene Intensität des Reizes mit seinem vorherigen Wert, d. h. Stellen Sie fest, ob es größer oder kleiner geworden ist, und behalten Sie auf dieser Grundlage die Bewegungsrichtung bei oder ändern Sie sie.

Alle 20 Minuten verdoppelt sich die Zahl der Bakterien
Teilweise aufgrund der geringen Größe der Bakterien ist ihre Stoffwechselrate sehr hoch. Unter den günstigsten Bedingungen können einige Bakterien ihre Gesamtmasse und Anzahl etwa alle 20 Minuten verdoppeln. Dies liegt daran, dass einige ihrer wichtigsten Enzymsysteme mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeiten. So benötigt ein Kaninchen einige Minuten, um ein Proteinmolekül zu synthetisieren, während Bakterien Sekunden brauchen. Allerdings in natürlichen Umgebung Im Boden beispielsweise sind die meisten Bakterien „auf Hungerdiät“, wenn sich ihre Zellen also nicht alle 20 Minuten teilen, sondern alle paar Tage.

Innerhalb von 24 Stunden könnte ein Bakterium 13 Billionen weitere produzieren.
Ein E. coli-Bakterium (Esherichia coli) könnte innerhalb von 24 Stunden Nachkommen hervorbringen, deren Gesamtvolumen ausreichen würde, um eine Pyramide mit einer Fläche von 2 km² und einer Höhe von 1 km zu bauen. Unter günstigen Bedingungen würde ein Cholera-Vibrio (Vibrio cholerae) in 48 Stunden Nachkommen mit einem Gewicht von 22 * ​​1024 Tonnen hervorbringen, was einer viertausendfachen Masse entspricht Globus. Glücklicherweise überleben nur wenige Bakterien.

Wie viele Bakterien gibt es im Boden?
IN oberste Schicht Der Boden enthält 100.000 bis 1 Milliarde Bakterien pro 1 g, d. h. etwa 2 Tonnen pro Hektar. Typischerweise werden alle organischen Rückstände, sobald sie im Boden sind, schnell durch Bakterien und Pilze oxidiert.

Bakterien fressen Pestizide
Genetisch veränderter gewöhnlicher E. coli ist in der Lage, Organophosphorverbindungen zu fressen – giftige Substanzen, die nicht nur für Insekten, sondern auch für den Menschen giftig sind. Die Klasse der Organophosphorverbindungen umfasst einige Typen chemische Waffen, zum Beispiel Saringas, das einen Nervenkampfstoff enthält.

Ein spezielles Enzym, eine Art Hydrolase, die ursprünglich in einigen „wilden“ Bodenbakterien vorkommt, hilft den veränderten E. coli beim Umgang mit Organophosphaten. Nachdem sie viele genetisch ähnliche Bakterienarten getestet hatten, wählten die Wissenschaftler einen Stamm, der das Pestizid Methylparathion 25-mal effizienter abtötet als die ursprünglichen Bodenbakterien. Um ein „Weglaufen“ der Giftfresser zu verhindern, wurden sie auf einer Zellulosematrix befestigt – es ist unbekannt, wie sich die transgenen E. coli verhalten, wenn sie frei sind.

Bakterien fressen gerne Plastik mit Zucker
Polyethylen, Polystyrol und Polypropylen, die ein Fünftel des städtischen Abfalls ausmachen, sind für Bodenbakterien attraktiv geworden. Wenn Polystyrol-Styrol-Einheiten mit einer kleinen Menge einer anderen Substanz vermischt werden, bilden sich „Haken“, an denen sich Saccharose- oder Glucosepartikel verfangen können. Zucker „hängen“ wie Anhänger an Styrolketten und machen nur 3 % aus Gesamtgewicht das resultierende Polymer. Aber Pseudomonas- und Bacillus-Bakterien bemerken das Vorhandensein von Zucker und zerstören beim Verzehr die Polymerketten. Dadurch beginnt sich der Kunststoff innerhalb weniger Tage zu zersetzen. Die Endprodukte der Verarbeitung sind Kohlendioxid und Wasser, auf dem Weg dorthin entstehen jedoch organische Säuren und Aldehyde.

Bernsteinsäure aus Bakterien
Im Pansen – einem Abschnitt des Verdauungstraktes von Wiederkäuern – wurde entdeckt die neue Art Bakterien, die Bernsteinsäure produzieren. Mikroben leben und vermehren sich gut ohne Sauerstoff in einer Atmosphäre aus Kohlendioxid. Neben Bernsteinsäure produzieren sie Essig- und Ameisensäure. Die wichtigste Nahrungsquelle für sie ist Glukose; Aus 20 Gramm Glukose erzeugen Bakterien fast 14 Gramm Bernsteinsäure.

Tiefseebakterien-Creme
Bakterien, die aus einem zwei Kilometer tiefen hydrothermischen Spalt in der kalifornischen Pazifischen Bucht gesammelt wurden, werden bei der Herstellung einer Lotion helfen wirksamer Schutz Haut vor schädlichen Sonnenstrahlen. Zu den Mikroben, die hier bei hohen Temperaturen und Drücken leben, gehört Thermus thermophilus. Ihre Kolonien gedeihen bei Temperaturen von 75 Grad Celsius. Wissenschaftler werden den Fermentationsprozess dieser Bakterien nutzen. Das Ergebnis wird ein „Cocktail aus Proteinen“ sein, darunter Enzyme, die besonders darauf bedacht sind, hochaktive chemische Verbindungen zu zerstören, die durch die Einwirkung von ultravioletten Strahlen entstehen und an Reaktionen beteiligt sind, die die Haut zerstören. Den Entwicklern zufolge können die neuen Komponenten Wasserstoffperoxid bei 40 Grad Celsius dreimal schneller zerstören als bei 25.

Menschen sind Hybriden aus Homo sapiens und Bakterien
Der Mensch sei tatsächlich eine Ansammlung menschlicher Zellen sowie bakterieller, pilzlicher und viraler Lebensformen, sagen die Briten, und das menschliche Genom überwiege in diesem Konglomerat nicht. Im menschlichen Körper gibt es mehrere Billionen Zellen und mehr als 100 Billionen Bakterien, übrigens fünfhundert Arten. Was die DNA-Menge in unserem Körper angeht, sind Bakterien und nicht menschliche Zellen federführend. Dieses biologische Zusammenleben ist für beide Seiten von Vorteil.

Bakterien reichern Uran an
Ein Stamm des Pseudomonas-Bakteriums ist in der Lage, Uran und andere Schwermetalle effektiv aus der Umwelt einzufangen. Forscher isolierten diese Art von Bakterien aus dem Abwasser eines metallurgischen Werks in Teheran. Der Erfolg von Reinigungsarbeiten hängt von der Temperatur, dem Säuregehalt der Umgebung und dem Gehalt an Schwermetallen ab. Die besten Ergebnisse wurden bei 30 Grad Celsius in einer leicht sauren Umgebung mit einer Urankonzentration von 0,2 Gramm pro Liter erzielt. Seine Körnchen reichern sich in den Bakterienwänden an und erreichen 174 mg pro Gramm Trockengewicht der Bakterien. Darüber hinaus fängt das Bakterium Kupfer, Blei und Cadmium sowie andere Schwermetalle aus der Umwelt ein. Die Entdeckung kann als Grundlage für die Entwicklung neuer Methoden zur Behandlung von Schwermetallabwässern dienen.

In der Antarktis wurden zwei der Wissenschaft unbekannte Bakterienarten gefunden
Die neuen Mikroorganismen Sejongia jeonnii und Sejongia antarctica sind gramnegative Bakterien, die einen gelben Farbstoff enthalten.

So viele Bakterien auf der Haut!
Die Haut von Maulwurfsratten weist bis zu 516.000 Bakterien pro Quadratzoll auf; trockene Bereiche der Haut desselben Tieres, wie zum Beispiel die Vorderpfoten, weisen nur 13.000 Bakterien pro Quadratzoll auf.

Bakterien gegen ionisierende Strahlung
Der Mikroorganismus Deinococcus radiodurans ist in der Lage, 1,5 Millionen Rad zu widerstehen. ionisierende Strahlung, die die für andere Lebensformen tödliche Strahlung um mehr als das Tausendfache übersteigt. Während die DNA anderer Organismen zerstört und zerstört wird, wird das Genom dieses Mikroorganismus nicht geschädigt. Das Geheimnis dieser Stabilität liegt in der spezifischen Form des Genoms, das einem Kreis ähnelt. Es ist diese Tatsache, die zu dieser Strahlenbeständigkeit beiträgt.

Mikroorganismen gegen Termiten
Verwendet wird das Termitenbekämpfungsmittel „Formosan“ (USA). natürliche Feinde Termiten – verschiedene Arten von Bakterien und Pilzen, die sie infizieren und töten. Nach der Infektion eines Insekts siedeln sich Pilze und Bakterien in seinem Körper an und bilden Kolonien. Wenn ein Insekt stirbt, werden seine Überreste zu einer Quelle für Sporen, die ihre Artgenossen infizieren. Es wurden Mikroorganismen ausgewählt, die sich relativ langsam vermehren – das infizierte Insekt sollte Zeit haben, zum Nest zurückzukehren, wo die Infektion auf alle Mitglieder der Kolonie übertragen wird.

Am Pol leben Mikroorganismen
Auf Steinen im nördlichen und nördlichen Bereich wurden Mikrobenkolonien gefunden Südpole. Diese Orte sind für das Leben nicht sehr geeignet - eine Kombination aus extrem niedrigen Temperaturen, starke Winde und harte ultraviolette Strahlung sehen beängstigend aus. Aber 95 Prozent der von Wissenschaftlern untersuchten Felsebenen werden von Mikroorganismen bewohnt!

Diese Mikroorganismen erhalten ausreichend Licht, das durch die Risse zwischen ihnen unter die Steine ​​gelangt und von den Oberflächen benachbarter Steine ​​reflektiert wird. Aufgrund von Temperaturschwankungen (Steine ​​werden durch die Sonne erhitzt und abgekühlt, wenn keine Sonne scheint) kommt es zu Bewegungen in den Steinplatten, einige Steine ​​befinden sich in völliger Dunkelheit, während andere im Gegenteil dem Licht ausgesetzt sind. Nach solchen Bewegungen „wandern“ Mikroorganismen von dunklen zu beleuchteten Steinen.

Bakterien leben in Schlackenhalden
Die alkalischsten Organismen der Welt leben in verschmutztem Wasser in den Vereinigten Staaten. Wissenschaftler haben mikrobielle Gemeinschaften entdeckt, die in Schlackenhalden im Calume Lake-Gebiet im Südwesten von Chicago gedeihen, wo der Säuregehalt (pH) des Wassers 12,8 beträgt. Das Leben in einer solchen Umgebung ist vergleichbar mit dem Leben in Natronlauge oder Bodenreinigungsflüssigkeit. In solchen Deponien reagieren Luft und Wasser mit Schlacke, wodurch Calciumhydroxid (Natronlauge) entsteht, das den pH-Wert erhöht. Die Bakterien wurden bei einer Untersuchung kontaminierter Bakterien entdeckt Grundwasser, angesammelt aus mehr als einem Jahrhundert industrieller Eisendeponien aus Indiana und Illinois.

Genetische Analysen haben gezeigt, dass einige dieser Bakterien enge Verwandte der Clostridium- und Bacillus-Arten sind. Diese Arten wurden zuvor im sauren Wasser des Mono Lake in Kalifornien, in Tuffsteinsäulen in Grönland und im zementverschmutzten Wasser einer tiefen Goldmine in Afrika gefunden. Einige dieser Organismen nutzen Wasserstoff, der bei der Korrosion metallischer Eisenschlacken freigesetzt wird. Wie genau die ungewöhnlichen Bakterien in die Schlackenhalden gelangten, bleibt ein Rätsel. Möglicherweise haben sich lokale Bakterien daran angepasst extreme Umgebung Lebensräume im letzten Jahrhundert.

Mikroben bestimmen die Wasserverschmutzung
Modifizierte E. coli-Bakterien werden in einem Medium gezüchtet, das Verunreinigungen enthält, und ihre Mengen werden zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmt. Bakterien verfügen über ein eingebautes Gen, das es Zellen ermöglicht, im Dunkeln zu leuchten. Anhand der Helligkeit des Leuchtens kann man ihre Anzahl beurteilen. Bakterien werden in Polyvinylalkohol eingefroren, dann können sie niedrigen Temperaturen ohne ernsthafte Schäden standhalten. Anschließend werden sie aufgetaut, in Suspension gezüchtet und in der Forschung verwendet. In einer verschmutzten Umgebung wachsen Zellen schlechter und sterben häufiger ab. Die Anzahl der abgestorbenen Zellen hängt von der Zeit und dem Grad der Kontamination ab. Diese Indikatoren unterscheiden sich für Schwermetalle und organische Substanz. Für jede Substanz sind die Abtötungsrate und die Abhängigkeit der Anzahl der abgetöteten Bakterien von der Dosis unterschiedlich.

Viren haben
...eine komplexe Struktur organischer Moleküle, was noch wichtiger ist, ist das Vorhandensein eines eigenen viralen genetischen Codes und die Fähigkeit zur Reproduktion.

Ursprung von Viren
Es ist allgemein anerkannt, dass Viren durch die Isolierung (Autonomisierung) einzelner genetischer Elemente der Zelle entstanden sind, die darüber hinaus die Fähigkeit erhielten, von Organismus zu Organismus übertragen zu werden. Die Größe von Viren variiert zwischen 20 und 300 nm (1 nm = 10–9 m). Fast alle Viren sind kleiner als Bakterien. Allerdings sind die größten Viren, wie zum Beispiel das Kuhpockenvirus, genauso groß wie die kleinsten Bakterien (Chlamydien und Rickettsien).

Viren sind eine Form des Übergangs von der reinen Chemie zum Leben auf der Erde
Es gibt eine Version, dass Viren vor langer Zeit entstanden sind – dank intrazellulärer Komplexe, die ihre Freiheit erlangt haben. In einer normalen Zelle bewegen sich viele verschiedene genetische Strukturen (Boten-RNA usw. usw.), die die Vorläufer von Viren sein können. Aber vielleicht war alles genau das Gegenteil – und Viren – älteste Form Leben, oder besser gesagt die Übergangsphase von „nur Chemie“ zum Leben auf der Erde.
Einige Wissenschaftler bringen sogar den Ursprung der Eukaryoten selbst (und damit aller ein- und mehrzelligen Organismen, einschließlich Ihnen und mir) mit Viren in Verbindung. Es ist möglich, dass wir durch die „Zusammenarbeit“ von Viren und Bakterien entstanden sind. Ersteres lieferte genetisches Material, und letzteres lieferte Ribosomen – intrazelluläre Proteinfabriken.

Viren sind dazu nicht in der Lage
... sich selbstständig zu vermehren – das übernehmen die inneren Mechanismen der Zelle, die das Virus befällt. Auch das Virus selbst kann mit seinen Genen nicht arbeiten – es ist nicht in der Lage, Proteine ​​zu synthetisieren, obwohl es eine Proteinhülle besitzt. Es stiehlt den Zellen einfach fertige Proteine. Manche Viren enthalten sogar Kohlenhydrate und Fette – aber auch hier wieder gestohlene. Außerhalb der Opferzelle ist das Virus lediglich eine gigantische Ansammlung zwar sehr komplexer Moleküle, jedoch ohne Stoffwechsel oder andere aktive Aktionen.

Überraschenderweise sind die einfachsten Lebewesen auf dem Planeten (wir werden weiterhin Virengeschöpfe nennen) eines der größten Rätsel der Wissenschaft.

Der größte Virus Mimi oder Mimivirus
...(die einen Grippeausbruch verursacht) ist dreimal häufiger als andere Viren und 40-mal häufiger als andere. Es trägt 1260 Gene (1,2 Millionen „Buchstaben“-Basen, mehr als andere Bakterien), während bekannte Viren nur drei bis hundert Gene haben. Darüber hinaus besteht der genetische Code des Virus aus DNA und RNA, während alle bekannten Viren nur eine dieser „Tabletten des Lebens“ verwenden, niemals jedoch beide zusammen. 50 Mimi-Gene sind für Dinge verantwortlich, die noch nie zuvor bei Viren beobachtet wurden. Insbesondere ist Mimi in der Lage, 150 Arten von Proteinen selbstständig zu synthetisieren und sogar ihre eigene beschädigte DNA zu reparieren, was für Viren im Allgemeinen Unsinn ist.

Veränderungen im genetischen Code von Viren können sie tödlich machen
Amerikanische Wissenschaftler experimentierten mit dem modernen Influenzavirus – einer unangenehmen und schweren, aber nicht sehr tödlichen Krankheit –, indem sie es mit dem Virus der berüchtigten „Spanischen Grippe“ von 1918 kreuzten. Das veränderte Virus tötete Mäuse sofort mit den für die Spanische Grippe typischen Symptomen (akute Lungenentzündung und innere Blutungen). Die Unterschiede zum modernen Virus auf genetischer Ebene erwiesen sich jedoch als minimal.

Die Spanische Grippeepidemie im Jahr 1918 forderte Todesopfer mehr Leute als während der schrecklichsten mittelalterlichen Pest- und Cholera-Epidemien und sogar mehr als die Frontverluste im Ersten Weltkrieg. Wissenschaftler vermuten, dass das Spanische Grippevirus aus dem sogenannten „Vogelgrippe“-Virus entstanden sein könnte, das sich beispielsweise im Körper von Schweinen mit einem regulären Virus verbindet. Wenn sich die Vogelgrippe erfolgreich mit der menschlichen Grippe kreuzt und von Mensch zu Mensch übertragen werden kann, entsteht eine Krankheit, die eine globale Pandemie auslösen und mehrere Millionen Menschen töten kann.

Am meisten starkes Gift
...jetzt als Bazillus-D-Toxin betrachtet, reichen 20 mg aus, um die gesamte Erdbevölkerung zu vergiften.

Viren können schwimmen
In den Gewässern von Ladoga leben acht Arten von Phagenviren, die sich in Form, Größe und Beinlänge unterscheiden. Ihre Zahl ist deutlich höher als die für Süßwasser typische: von zwei bis zwölf Milliarden Partikeln pro Liter Probe. In einigen Proben gab es nur drei Arten von Phagen; ihr höchster Gehalt und ihre größte Vielfalt befanden sich im zentralen Teil des Reservoirs, alle acht Arten. Normalerweise ist das Gegenteil der Fall: In den Küstenbereichen von Seen gibt es mehr Mikroorganismen.

Schweigen der Viren
Viele Viren, wie zum Beispiel Herpes, durchlaufen zwei Phasen in ihrer Entwicklung. Die erste tritt unmittelbar nach der Infektion des neuen Wirts auf und hält nicht lange an. Dann „verstummt“ das Virus und reichert sich still und leise im Körper an. Die zweite kann in wenigen Tagen, Wochen oder Jahren beginnen, wenn das Virus, vorerst „still“, sich lawinenartig zu vermehren beginnt und Krankheiten verursacht. Das Vorhandensein einer „latenten“ Phase schützt das Virus vor dem Aussterben, wenn die Wirtspopulation schnell dagegen immun wird. Je unvorhersehbarer die äußere Umgebung aus Sicht des Virus ist, desto wichtiger ist eine Zeit der „Stille“.

Viren spielen wichtige Rolle
Viren spielen eine wichtige Rolle im Leben eines jeden Gewässers. Ihre Zahl erreicht mehrere Milliarden Partikel pro Liter Meerwasser in polaren, gemäßigten und tropischen Breiten. In Süßwasserseen ist der Virengehalt meist um den Faktor 100 geringer. Warum es in Ladoga so viele Viren gibt und diese so ungewöhnlich verteilt sind, bleibt abzuwarten. Forscher haben jedoch keinen Zweifel daran, dass Mikroorganismen einen erheblichen Einfluss darauf haben ökologischer Zustand Natürliches Wasser.

Eine gewöhnliche Amöbe reagiert positiv auf eine Quelle mechanischer Vibrationen
Amöbe proteus ist eine etwa 0,25 mm lange Süßwasseramöbe, eine der häufigsten Arten der Gruppe. Es wird häufig in Schulexperimenten und Laborforschungen eingesetzt. Die Gemeine Amöbe kommt im Schlamm am Boden von Teichen mit verschmutztem Wasser vor. Es sieht aus wie ein kleiner, farbloser, gallertartiger Klumpen, der mit bloßem Auge kaum sichtbar ist.

Bei der Gewöhnlichen Amöbe (Amoeba proteus) wurde die sogenannte Vibrotaxis in Form einer positiven Reaktion auf eine Quelle mechanischer Schwingungen mit einer Frequenz von 50 Hz entdeckt. Dies wird verständlich, wenn man bedenkt, dass bei manchen Wimpertierarten, die als Amöbennahrung dienen, die Frequenz der Zilienschläge zwischen 40 und 60 Hz schwankt. Amöben zeigen auch eine negative Phototaxis. Dieses Phänomen besteht darin, dass das Tier versucht, sich vom beleuchteten Bereich in den Schatten zu bewegen. Auch die Thermotaxis der Amöbe ist negativ: Sie wandert von einem wärmeren zu einem weniger erhitzten Teil des Gewässers. Es ist interessant, die Galvanotaxis von Amöben zu beobachten. Wenn ein schwacher elektrischer Strom durch Wasser geleitet wird, setzt die Amöbe Pseudopodien nur auf der dem Minuspol zugewandten Seite – der Kathode – frei.

Die größte Amöbe
Eine der größten Amöben ist die Süßwasserart Pelomyxa (Chaos) carolinensis mit einer Länge von 2–5 mm.

Amöbe bewegt sich
Das Zytoplasma einer Zelle ist in ständiger Bewegung. Wenn der Zytoplasmastrom zu einem Punkt auf der Oberfläche der Amöbe strömt, erscheint an dieser Stelle an ihrem Körper ein Vorsprung. Es vergrößert sich, wird zu einem Auswuchs des Körpers – einem Pseudopoden, Zytoplasma fließt hinein und die Amöbe bewegt sich auf diese Weise.

Hebamme für Amöbe
Eine Amöbe ist ein sehr einfacher Organismus, der aus einer einzelnen Zelle besteht, die sich durch einfache Teilung vermehrt. Zunächst verdoppelt die Amöbenzelle ihr genetisches Material, wodurch ein zweiter Zellkern entsteht. Anschließend verändert sie ihre Form und bildet in der Mitte eine Verengung, die sie nach und nach in zwei Tochterzellen teilt. Zwischen ihnen verbleibt ein dünnes Band, das sie in verschiedene Richtungen ziehen. Schließlich reißt das Band und es entstehen Tochterzellen unabhängiges Leben.

Bei einigen Amöbenarten ist der Fortpflanzungsprozess jedoch gar nicht so einfach. Ihre Tochterzellen können das Band nicht selbstständig durchbrechen und verschmelzen manchmal wieder zu einer Zelle mit zwei Kernen. Sich teilende Amöben rufen um Hilfe, indem sie eine spezielle Chemikalie freisetzen, auf die die „Hebammen-Amöbe“ reagiert. Wissenschaftler gehen davon aus, dass es sich höchstwahrscheinlich um einen Substanzkomplex handelt, der Fragmente von Proteinen, Lipiden und Zuckern umfasst. Wenn sich eine Amöbenzelle teilt, erfährt ihre Membran offenbar eine Spannung, die zur Freisetzung eines chemischen Signals führt Außenumgebung. Dann wird die sich teilende Amöbe von einer anderen unterstützt, die auf ein spezielles chemisches Signal reagiert. Es dringt zwischen sich teilende Zellen ein und übt Druck auf das Band aus, bis es reißt.

Lebende Fossilien
Die ältesten von ihnen sind Radiolarien, einzellige Organismen, die mit einer mit Kieselsäure vermischten schalenartigen Wucherung bedeckt sind und deren Überreste in präkambrischen Ablagerungen entdeckt wurden, deren Alter zwischen einer und zwei Milliarden Jahren liegt.

Das Dauerhafteste
Das Bärtierchen, ein Tier mit einer Länge von weniger als einem halben Millimeter, gilt als die widerstandsfähigste Lebensform auf der Erde. Dieses Tier kann Temperaturen von 270 bis 151 Grad Celsius, Röntgenstrahlen, Vakuumbedingungen und einem Druck standhalten, der sechsmal so hoch ist wie der des tiefsten Meeresbodens. Bärtierchen können in Dachrinnen und Mauerwerksritzen leben. Einige dieser kleinen Kreaturen erwachten nach einem hundertjährigen Winterschlaf im trockenen Moos der Museumssammlungen zum Leben.

Acantharia, die einfachsten Organismen der Radiolarien, erreichen eine Länge von 0,3 mm. Ihr Skelett besteht aus Strontiumsulfat.

Die Gesamtmasse des Phytoplanktons beträgt nur 1,5 Milliarden Tonnen, während die Masse des Zoopalktons 20 Milliarden Tonnen beträgt.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Ciliatenschuhs (Paramecium caudatum) beträgt 2 mm pro Sekunde. Das bedeutet, dass der Schuh in einer Sekunde eine Strecke zurücklegt, die 10–15 Mal größer ist als seine Körperlänge. Auf der Oberfläche des Ciliatenschuhs befinden sich 12.000 Flimmerhärchen.

Grüne Euglena (Euglena viridis) kann als guter Indikator für den Grad der biologischen Wasseraufbereitung dienen. Mit abnehmender bakterieller Kontamination nimmt deren Zahl stark zu.

Was waren die frühesten Lebensformen auf der Erde?
Lebewesen, die weder Pflanzen noch Tiere sind, werden Rangeomorphe genannt. Sie siedelten sich erstmals vor etwa 575 Millionen Jahren auf dem Meeresboden an, nach der letzten globalen Vereisung (diese Zeit wird als Ediacara-Zeit bezeichnet) und gehörten zu den ersten Lebewesen mit weichem Körper. Diese Gruppe existierte bis vor 542 Millionen Jahren, als schnell wachsende moderne Tiere die meisten dieser Arten verdrängten.

Organismen, die zu fraktalen Mustern aus verzweigten Teilen zusammengesetzt sind. Sie konnten sich nicht bewegen und hatten keine Fortpflanzungsorgane, sondern vermehrten sich und bildeten offenbar neue Zweige. Jedes Verzweigungselement bestand aus vielen Röhren, die durch ein halbstarres organisches Skelett zusammengehalten wurden. Wissenschaftler entdeckten Rangeomorphe, die sich in verschiedenen Formen zusammensetzten und ihrer Meinung nach Nahrung in verschiedenen Schichten der Wassersäule sammelten. Das fraktale Muster scheint recht komplex zu sein, aber laut dem Forscher reichte aufgrund der Ähnlichkeit der Organismen untereinander ein einfaches Genom aus, um neue frei schwebende Zweige zu erzeugen und die Zweige zu komplexeren Strukturen zu verbinden.

Der in Neufundland gefundene fraktale Organismus war 1,5 Zentimeter breit und 2,5 Zentimeter lang.
Solche Organismen machten bis zu 80 % aller Lebewesen im Ediacara aus, als es keine beweglichen Tiere gab. Mit dem Aufkommen mobilerer Organismen begann jedoch ihr Niedergang und sie wurden in der Folge vollständig ersetzt.

Tief unter dem Meeresboden existiert unsterbliches Leben
Unter der Oberfläche des Meeres- und Ozeanbodens befindet sich eine ganze Biosphäre. Es stellt sich heraus, dass in Tiefen von 400 bis 800 Metern unter dem Boden, in der Dicke alter Sedimente und Gesteine, unzählige Bakterien leben. Einige spezifische Exemplare werden auf ein Alter von 16 Millionen Jahren geschätzt. Sie sind praktisch unsterblich, sagen Wissenschaftler.

Forscher gehen davon aus, dass unter solchen Bedingungen, in den Tiefen des Grundgesteins, vor mehr als 3,8 Milliarden Jahren das Leben entstand und erst später, als die Umgebung an der Oberfläche für die Besiedlung geeignet war, das Meer und das Land eroberte. Wissenschaftler haben seit langem Spuren von Leben (Fossilien) in Bodengesteinen gefunden, die aus sehr großen Tiefen unter der Bodenoberfläche stammen. Sie sammelten viele Proben, in denen sie lebende Mikroorganismen fanden. Einschließlich in Gesteinen, die aus Tiefen von mehr als 800 Metern unter dem Meeresboden stammen. Einige Sedimentproben waren viele Millionen Jahre alt, was bedeutete, dass beispielsweise ein in einer solchen Probe eingeschlossenes Bakterium genauso alt war. Etwa ein Drittel der Bakterien, die Wissenschaftler in tiefen Bodengesteinen entdeckt haben, leben. In Abwesenheit von Sonnenlicht sind verschiedene geochemische Prozesse die Energiequelle für diese Lebewesen.

Die Bakterienbiosphäre unter dem Meeresboden ist sehr groß und übertrifft alle an Land lebenden Bakterien. Daher hat es einen spürbaren Einfluss auf geologische Prozesse, den Kohlendioxidhaushalt usw. Vielleicht, so vermuten die Forscher, gäbe es ohne solche unterirdischen Bakterien kein Öl und Gas.

Auf den ersten Blick mag es so scheinen Bakterien in heißen Quellen lebe nicht. Die Natur beweist jedoch überzeugend, dass dies nicht der Fall ist.

Jeder weiß, dass Wasser bei einer Temperatur von 100 Grad Celsius kocht. Bis vor Kurzem glaubte man, dass bei dieser Temperatur absolut nichts überleben könne. Wissenschaftler dachten so, bis sie in heißen Quellen auf dem Grund des Pazifischen Ozeans Bakterien fanden, die der Wissenschaft unbekannt waren. Bei 250 Grad fühlen sie sich großartig an!

In großen Tiefen verwandelt sich Wasser nicht in Dampf, sondern bleibt einfach Wasser, denn es gibt große Tiefen und hoher Druck. Bei dieser Temperatur gibt es viel Wasser Chemikalien, von denen sich die oben genannten Bakterien ernähren. Es ist nicht klar, wie sich Lebewesen bei einer solchen Temperatur niedergelassen haben, aber sie sind es gewohnt, dort so zu leben, dass es für sie kalt wird, wenn sie auf eine Temperatur unter 80 Grad Celsius gebracht werden.

Wie sich herausstellte, ist die Temperatur von 250 Grad nicht die Grenze für das Leben von Bakterien. Im selben Pazifischen Ozean wurde eine sehr heiße Quelle entdeckt, deren Wasser 400 Grad erreicht. Selbst unter solchen Bedingungen leben nicht nur viele Bakterien, sondern auch einige Würmer sowie mehrere Weichtierarten.

Jeder weiß, dass die Erde, als sie erschien (das war vor vielen Millionen Jahren), eine gewöhnliche heiße Kugel war. Jahrhunderte lang glaubten die Menschen, dass Leben auf unserem Planeten entsteht, wenn die Erde abkühlt. Und das glaubte man auch auf anderen Planeten, auf denen hohe Temperatur, Leben kann nicht existieren. Wahrscheinlich müssen Wissenschaftler nun ihre Ansichten zu dieser Tatsache überdenken.