опубликована в ISME Journal....

" /> Биологи выяснили минимально и максимально возможные размеры бактерий Версия для слабовидящих
Биологи выяснили минимально и максимально возможные размеры бактерий Печать Email
Новости об инновациях
18.04.2016

Американские исследователи изучили связь размеров прокариотической клетки с объемами ее оболочек, внутренних органелл, ДНК, различных видов РНК и белков. Оказалось, что нижнюю границу определяет геном, а верхнюю – экспоненциально растущая потребность в синтезе белков. Работа опубликована в ISME Journal.

Сегодня уже неплохо известны основные внутриклеточные процессы и органеллы, ответственные за их проведение – как специфических для разных организмов и клеток, так и общие для обширных их групп. Однако осмысление их работы как целого только начинается – такой анализ и провели американские исследователи под руководством Джона Дойла (John Doyle) и Тори Хёхлера (Tori Hoehler). Авторы рассмотрели взаимосвязь объема бактериальных клеток с их содержимым.

Как отмечают ученые, размеры бактерий могут различаться на пять порядков, причем нижняя и верхняя границы этого диапазона определяются ограничениями, которые создают протекающие в клетке энергетические, информационные (геномные), химические и физические процессы. Объем клетки растет экспоненциально ее линейным размерам, и сравнительный анализ показывает, что почти так же быстро увеличивается ее потребность в рибосомах, белках и РНК, тогда как размеры ДНК поднимаются не так быстро. Хромосома занимает львиную долю объема у наиболее мелких клеток, тогда как у самых крупных основное пространство начинают занимать белки и рибосомы.

Christopher Kempes et al., 2016

Факторами, определяющими нижнюю границу размеров бактериальной клетки, оказывается размер ее ДНК, а также клеточных оболочек. Поэтому если минимально возможный объем прокариотической клетки с «голой» мембраной авторы оценивают в величину порядка 10-21 м3, то для реальных грамположительных бактерий он составляет порядка 10-20. Действительно, это предсказание неплохо согласуется с имеющимися данными: самые микроскопические известные сегодня бактерии имеют клетки примерно такого объема.

Предел максимальному увеличению клеток прокариот ставит необходимость экспоненциально наращивать машинерию для производства белков. Чтобы поддерживать одну и туже скорость роста, большим бактериям требуется значительно больше рибосом, чем мелким. Причем с увеличением линейных размеров потребность в рибосомах растет пропорционально третьей степени. Как показывают расчеты биологов, рано или поздно это может закончиться «рибосомной катастрофой», при которой клетка в принципе неспособна вместить весь объем необходимых ей рибосом. По их оценкам, этот верхний предел лежит на уровне 10−15 м3, и чтобы перейти к более крупным размерам, клетке потребуется замедлить процессы деления а значит или проиграть в конкурентной борьбе или найти новую экологическую нишу (как это сделали эукариоты).

Впрочем, не менее интересными, по мнению авторов, оказываются бактериальные клетки промежуточных размеров – и остающееся пустым пространство в них. Если удастся достаточно точно выяснить объемы генома, белков, органелл и оболочек, необходимых клетке такой величины, и сравнить их с реальными ее размерами, то мы установим объемы, не занятые ничем, или занятые дополнительными копиями белков и РНК – то «ненужное» пространство, которое обеспечивает клетке адаптационную и метаболическую гибкость.

Автор: Роман Фишман

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/biologi-vyyasnili-minimalno-maksimalno-vozmozhnye-razmery-bakterii

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта