Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Публичная
лекция
Алла
Брянская
Мир микробов:
новое или не известное?
•
Что такое ©новоеª в мире микробов ?
•
Где искать?
•
Как находить?
•
…..?
Вопросы к теме:
Таксономия прокариот
Многообразие микроорганизмов
©Новоеª в СМИ
©Новоеª в научной литературе
Микроорганизмы внутри нас
Полезные микроорганизмы
Микроорганизмы в природе
Темы:
©Микроорганизмы составляют более 95%
разнообразия на планетеª
Из 1
000
000
видов
микроорганизмов
(известно только
0,4%)
!!!
50
-
90% от всей
биомассы
биоты
Acidobacteria
Actinobacteria
Aquificae
Caldiserica
Chlamydiae
Chlorobi
Chloroflexi
Cyanobacteria
Deferribacteres
Deinococcus
-
Thermus
Dictyoglomi
Elusimicrobia
Fibrobacteres
Firmicutes
Fusobacteria
Lentisphaerae
Nitrospirae
Proteobacteria
Tenericutes
Thermodesulfobacteria
Thermotogae
Verrucomicrobia
+ Кандидатные типы
Систематика на основе 16S рРНК
Ренессанс
микробиологии
Разработка и применение новых технологий
•
Развитие молекулярной биологии и генной инженерии
•
Развитие
геномики
•
Успешное взаимодействие микробиологии с другими науками:
биофизика (визуализация основных субклеточных структур и
процессов),
биоинформатика
(предсказание свойств микроорганизмов,
поиск и нахождение микроорганизмов с определенными свойствами) и
др.
•
Новые подходы к
секвенированию
, в сочетании с улучшенными
аналитическими и вычислительными средствами (быстрая
идентификация).
•
Высокоточное моделирование микробных сред обитания в микро
-
масштабе и др.
Live from under the lens: exploring microbial motility with dynamic imaging and
microfluidics
Kwangmin Son, Douglas R. Brumley & Roman Stocker
December 2015
Vol
13
No
12
Twenty years of bacterial genome sequencing
Nicholas J. Loman & Mark J. Pallen
September 2015
Vol
13
No
9
Athanasios Typas & Victor Sourjik
June 2015
Vol
13
No
6
Advances in molecular genetic systems in malaria
Tania F. de Koning
-
Ward, Paul R. Gilson & Brendan S. Crabb
March 2015
Vol
13
No
3
Rising to the challenge: accelerated pace of discovery transforms marine virology
Jennifer R. Brum & Matthew B. Sullivan
August 2014
Vol
12
No
8
Adding new dimensions: towards an integrative understanding of HIV
-
1 spread
Oliver T. Fackler, Thomas T. Murooka, Andrea Imle & Thorsten R. Mempel
January 2014
Vol
12
No
1
Exploring bacterial cell biology with single
-
molecule tracking and super
-
resolution
imaging
Andreas Gahlmann & W. E. Moerner
July 2013
Vol
11
No
7
Transposon insertion sequencing: a new tool for systems
-
level analysis of
microorganisms
Tim van Opijnen & Andrew Camilli
May 2013
Vol
11
No
5
Bacterial replication, transcription and translation: mechanistic insights from single
-
molecule biochemical studies
Andrew Robinson & Antoine M. van Oijen
Going local: technologies for exploring bacterial microenvironments
Aimee K. Wessel1, Laura Hmelo, Matthew R. Parsek & Marvin Whiteley
New technologies: methods and applications
Nicholas J. Loman
,
Mark J. Pallen
Nature Reviews
Microbiology
(2015)
Science
28 July 1995:
Vol. 269
no. 5223
pp. 496
-
512
DOI:
10.1126/science.7542800
Whole
-
genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd
RD Fleischmann
,
MD Adams
,
O White
,
RA Clayton
,
EF Kirkness
,
AR Kerlavage
,
CJ Bult
,
JF Tomb
,
BA
Dougherty
,
JM Merrick
,
Twenty years of bacterial genome sequencing
•
Полногеномное шотган
секвенирование
•
Высокопроизводительное
секвенирование
•
Мономолекулярное
секвенирование
Sequencing and beyond: integrating molecular 'omics' for microbial
community profiling
Eric A. Franzosa
,
Tiffany Hsu
,
Alexandra Sirota
-
Madi
,
Afrah Shafquat
,
Galeb
Abu
-
Ali
,
Xochitl C. Morgan
,
Curtis Huttenhower
Nature Reviews Microbiology
(2015)
Омиксные технологии для анализа микробных
сообществ и их функциональной активности
•
Транскриптомика
•
Протеомика
•
Метаболомика
Что такое ©новыеª микроорганизмы?
•
Не обнаружены ранее
•
Возникли в результате природных или
человеческих манипуляций
•
Обнаружены новые свойства
•
Предсказаны
Новые бактерии, которые едят пластик слишком быстро
Новости от d3.ru
23 ноября 2014
Невидимая угроза: плотоядные бактерии заживо пожирают
людей
Вести ФМ
15 июля 2015
Антарктика: российские ученые нашли
неизвестные бактерии
BBC
Русская служба 8 марта 2013
Ученые: в наших домах выявлены новые виды опасных бактерий
Most.tv
31 марта 2015
Медики начнут подселять пациентам новые бактерии
Деловая столица 24 апреля 2015
Обнаружены 120
-
тысячелетние бактерии
membrana
, 5 июня 2008
©Группа ученых из США, проводивших исследование в обычных жилых
строениях, обнаружила неизвестные ранее виды, которые опасны для
человеческого организма и представляют серьезную угрозу.
В наблюдаемых домах были найдены около восьми тысяч бактерий,
являющихся новыми, а также грибы…ª.
Новые разновидности
микроорганизмов в жилых домах
Микробиота
–
самый большой по весу и по
количеству клеток орган человека
©В конце 2007 года был организован международный консорциум ©Микробиом
человекаª, крупнейшими программами которого стали ©Human Microbiome
Projectª, реализуемый в США, и европейский проект ©MetaHITª.
1680 2015
Микрофлора ЖКТ
облигатная
-
90% от общего числа
микроорганизмов (
бифидобактерии
и
бактероиды),
Факультативная
-
10% от общего
числа микроорганизмов
-
сапрофитная
и условно
-
патогенная микрофлора
(
лактобактерии
,
эшерихии
,
энтерококки),
остаточная
-
менее 1% от общего
числа микроорганизмов
-
в том числе
случайные микроорганизмы
(
цитробактер
,
энтеробактер
, протеи,
дрожжи,
клостридии
, стафилококки,
аэробные бациллы и др.).
Влияние микрофлоры на здоровье
человека:
-
Атеросклероз
-
Ожирение
-
Диабет
-
Синдром раздраженного кишечника
-
Неспецифические воспалительные
заболевания кишечника
-
Целиакия
-
Колоректальный
рак
-
Шизофрения
-
Ухудшение памяти
-
Гастрит
-
Язвенная болезнь и др.
Разнообразие человеческих микробиомов
C Huttenhower
Nature
486
,
207
-
214
(2012) doi:10.1038/nature
11234
Факты:
•
Общее количество видов
микроорганизмов
-
около 1500
видов
•
70% микроорганизмов ранее не
были идентифицированы
•
80% новых таксонов относятся к
некультивируемым
•
Большинство новых
микроорганизмов являются
представителями
Firmicutes
и
Bactero
ides
•
ЖКТ, 1 индивид
-
17 семейств
бактерий, 50 родов, 400
-
500 видов
©Этажностьª
•
Actinobacteria
(
Bifidobacterium
)
•
Firmicutes
(
Streptococcus,
Lactobacillus, Clostriduim
)
•
Proteobacteria
(
Helicobacter,
Escherichia
)
•
(
Bacteroides
)
•
Cyanobacteria
•
Fusobacteria
(
Fusobacterium)
Front Microbiol. 2011; 2: 93. Published online 2011
May 30.
doi:
10.3389/fmicb.2011.00093
PMCID:
PMC3129010
Environmental and Gut
: The Food
Connection
François Thomas
,
Jan
-
Hendrik
Hehemann
,
,
Mirjam Czjzek
,
Gurvan
Michel
Доминанты среди
Bacteroidetes
:
Prevotella
(Bacteroidetes)
–
углеводы, простые
сахара
–
деревенское население
Bacteroides
(Bacteroidetes)
-
животные белки,
аминокислоты, насыщенные жиры
–
западный тип
питания
Ruminococcus
(Firmicutes)
-
крахмал
©Мы
–
это то, что мы едим…ª
Датские
ученые
установили,
что
у
стройных
людей
в
кишечнике
значительно
больше
бактерий
семейства
Christensenelaceae,
чем
у
тех,
кто
страдает
избыточным
весом
.
Поскольку
микроорганизмы
принимают
активное
участие
в
нашем
обмене
веществ,
исследователи
предположили,
что
данный
тип
бактерий
является
одним
из
факторов,
отвечающих
за
хорошую
фигуру
.
В
США
уже
прошел
клинические
испытания
и
применяется
на
практике
не
очень
эстетичный,
но
весьма
действенный
метод
.
Людям
с
излишним
весом
пересаживают
содержимое
кишечника
от
стройных
доноров
.
Часть
бактерий
приживается,
часть
гибнет,
процедуры
нужно
повторять
.
Но
эффект
заметный
.
Кроме
того,
эта
технология
позволяет
лечить
тяжелые
и
опасные
заболевания
:
колиты
и
болезнь
Крона
.
Заманить микробов, чтобы похудеть и
выздороветь
Медики начнут подселять
пациентам новые бактерии
Перепрограммированные
кишечные
микробы,
введенные
в
организм
человека,
оказались
действенным
средством
для
снижения
веса
:
они
эффективно
подавляют
голод
и
оказывают
положительное
влияние
на
общее
состояние
здоровья
человека
.
Попав
в
кишечник,
микроорганизмы
синтезируют
особые
молекулы
N
-
ацил
-
фосфа
тидил
этаноламинов
(NAPEs)
.
В
естественных
условиях
они
образуются
в
тонком
кишечнике
после
еды,
чтобы
затем
превратиться
в
молекулы
N
-
ацил
-
этаноламинов
(NAEs)
-
сильнодействующие
органические
соединения,
подавляющие
аппетит
.
У
подопытных
животных
с
повышенным
NAPEs
улучшились
метаболизм
глюкозы
и
работа
печени,
вес
снизился
на
15
%
.
90% серотонина вырабатывается энтерохромафинными клетками под влиянием бактерий
Indigenous Bacteria from the Gut Microbiota
Regulate Host Serotonin Biosynthesis
Jessica
M. Yano
,
Kristie Yu,
Gregory
P.
Donaldson,
Gauri
G. Shastri,
Phoebe Ann,
Liang
Ma,
Cathryn
R. Nagler, Rustem
F. Ismagilov,
Sarkis
K.
Mazmanian,
Elaine
Y. Hsiao
Cell, Volume 161, Issue 2
, p264
–
276, 9 April 2015
Ученые: бактерии в кишечнике
манипулируют поведением человека
МИКРОФЛОРА ЖКТ:
•
защищает организм от токсинов, мутагенов,
канцерогенов, свободных радикалов;
•
является
биосорбентом
, аккумулирующим
множество токсических продуктов: фенолы, металлы,
яды, ксенобиотики и т.д.;
•
подавляет гнилостные, патогенные и условно
патогенные бактерии, возбудителей кишечных инфекций;
•
ингибирует (подавляет) активность ферментов,
вовлекаемых в образование опухолей;
•
укрепляет иммунную систему организма;
•
синтезирует
антибиотикоподобные
вещества;
•
синтезирует витамины и незаменимые аминокислоты;
•
играет огромную роль в процессе пищеварения, а также в обменных
процессах, способствует всасыванию витамина Д, железа и кальция;
•
является главным переработчиком пищи;
•
восстанавливает моторную и пищеварительную функции желудочно
-
кишечного тракта, предотвращает метеоризм, нормализирует перистальтику;
•
нормализует психическое состояние,
регулирует сон, циркадные ритмы,
аппетит, настроение;
•
обеспечивает клетки организма энергией.
Teixobactin
Убойный антибиотик
Eleftheria terrae
(Proteobacteria)
A new antibiotic kills pathogens without detectable
resistance
Losee L. Ling
Nature
517
,
455
–
459
(22
January 2015)
doi:10.1038/nature14098
Неуязвимые для любых
антибиотиков бактерии начали
распространяться по
планете
Liu, Yi
-
-
mediated
colistin resistance mechanism MCR
-
1 in animals
and human beings in China: a microbiological and
molecular biological study."
The Lancet Infectious
Diseases
(2015).
Colistin
Xuesong He, Jeffrey S. McLean, Anna Edlund, Shibu Yooseph, Adam P. Hall, Su
-
Yang Liu, Pieter C. Dorrestein, Eduardo Esquenazi, Ryan C. Hunter, Genhong
Cheng, Karen E. Nelson, Renate Lux, Wenyuan Shi.
Cultivation of a human
-
associated TM7 phylotype reveals a
reduced genome and epibiotic parasitic
lifestyle
//
PNAS
. 2014.
Early edition. Doi:
10.1073/pnas.1419038112.
Actinomyces odontolyticus
(рост,
размножение)
С
andidate
phylum
TM7
Загадочный микроб соглашается
расти только в
компании
TM7
(снижение иммунитета
человека)
Gittel A
tundra. ISME J 2014, 8:841
–
853.
Scott NM
The microbial nitrogen cycling potential is impacted by polyaromatic
hydrocarbon pollution of marine sediments. Front Microbiol 2014, 5.
Mason
Deepwater Horizon oil spill. ISME J 2014.
Gibbons SM,
Human and Environmental Impacts on River Sediment Microbial
Communities. PLoS ONE 9(5): e97435. doi:10.1371/journal.pone.0097435
Winston ME,
Understanding Cultivar
-
the
Cannabis
Microbiome. PLoS ONE 9(6): e99641. doi:10.1371/journal.pone.0099641
Антарктика: российские ученые нашли неизвестные бактерии
озеро Восток находилось в изоляции от земной
8 марта 2013
©Российские ученые сообщают, что обнаружили в воде
из антарктического озера Восток неизвестный науке
класс бактерий.
Исследователи сейчас изучают образцы воды, взятые из
крупнейшего в Антарктике озера, которое скрыто под толщей
льда. В прошлом году команда исследователей пробурила во
льду озера скважину глубиной 4 км, чтобы взять пробы воды,
в которых и были обнаружены новые бактерииª
9 окт
2013
РИА Новости
©Российские ученые пока не
обнаружили следов микроорганизмов
-
"аборигенов" в
новых
образцах воды из
антарктического озера Восток
.
С
пециалисты видят только посторонние микробы, но
впереди еще месяцы работы, и
они могут
принести открытие, сказал РИА Новости сотрудник лаборатории генетики эукариот Петербургского
института ядерной физики (ПИЯФ) Сергей Булатª
Wolfe
-
Simon,
Felisa
; Blum, Jodi Switzer;
Kulp
, Thomas R.; Gordon, Gwyneth W.;
Hoeft
, Shelley E.;
Pett
-
Ridge, Jennifer;
Stolz
December 2010).
"A bacterium that can
grow by using arsenic instead of
phosphorus"
.
Science
332
(6034): 1163
–
1166.
doi
:
10.1126/science.1197258
.
PMID
21127214
. Retrieved
9 June
2011.
Arsenic
-
Life Discovery Debunked
But
"Alien" Organism Still Odd
An organism that appeared to have
rewritten the laws of life has been brought
down to Earth by two new studies.
By
,
for
National
Geographic News
PUBLISHED
JULY 10, 2012
GFAJ
Редкие новые микробы были
обнаружены в двух разных стерильных
камерах
Tersicoccus phoenicis
(
Actinobacteria
)
Description of
Tersicoccus phoenicis
gen. nov., sp. nov. isolated from spacecraft assembly
clean room environments
Parag Vaishampayan
,
Christine Moissl
-
Eichinger
,
Rüdiger Pukall
,
,
Cathrin
Spröer
,
Angela Augustus
,
Anne Hayden Roberts
,
Greg Namba
,
Jessica Cisneros
,
Tina
Salmassi
,
Kasthuri Venkateswaran
Int J Syst Evol Microbiol
, July 2013 63: 2463
-
2471,
doi:
10.1099/ijs.0.047134
-
0
Zaikab GD.
Marine microbes digest
plastic Published online
28 March
2011
Nature
doi:10.1038/news.2011.191
RELATED ARTICLES
•
Life In The ‘
Plastisphere
’: Microbial
Communities On Plastic Marine
Debris
•
Ocean Plastics Soak Up Pollutants
•
Group Asks EPA To Curb Ocean
Pollution
•
Polymers May Chemically Degrade
In The Ocean
Ученые: Бактерии едят пластик
Ученые: Бактерии едят пластик
слишком быстро
Новооткрытый микроб заполняет брешь
между прокариотами и эукариотами
Anja Spang, Jimmy
H. Saw, Steffen
L. Jørgensen,
Katarzyna Zaremba
-
Niedzwiedzka, Joran Martijn,
Anders
E. Lind, Roel van
Eijk, Christa Schleper, Lionel
Guy & Thijs
J.
Complex archaea that bridge
//
Nature
.
Published online 06
May 2015.
DSAG
(Deep
-
Sea Archaeal Group)
(1999)
©
Loki's Castle
ª
до 10% всех прокариот
,
до 70% всех архей
Метагеномный анализ,
компьютерная обработка
данных,
сборка генома
Lokiarchaeum
Egibacter
rhizosphaerae
gen
.
nov
.,
sp
.
nov
.,
an
obligately
halophilic
,
facultatively
alkaliphilic
actinobacterium
and
proposal
of
Egibac
t
eraceae
fam
.
nov
.
and
Egibacterales
ord
.
nov
.
Xiao
-
Yang
Zhi
,
Yuan
-
Ming
Zhang
,
Hong
-
Fei
Wang
,
Yong
-
Guang
Zhang
,
Yan
-
Qing
Duan
,
-
Kui
Zhou
,
Wen
-
Jun
Li
,
Ling
-
Ling
Yang
,
Min
Xiao
Int
J
Syst
Evol
Microbiol
, 26
October
, 2015
doi
:
10.1099/ijsem.0.000713
Streptobacillus
notomytis
sp.
nov.
isolated from an Australian spinifex
hopping mouse (
Notomys
alexis
)
THOMAS, 1922 and emended description
of
Streptobacillus
Levaditi
2015
emend.
Spinactinospora
alkalitolerans
gen
.
nov
.,
sp
.
nov
.,
an
actinomycete
isolated
from
marine
sediment
Wenzheng
Liu
,
Xianbo
Chang
,
Xiao
-
Hua
Zhang
Int
J
Syst
Evol
Microbiol
,
December
2011
61: 2805
-
2810,
doi
:
10.1099/ijs.0.027383
-
0
Geobacillus
icigianus
sp. nov.
-
новая термофильная
бактерия из горячего источника Камчатки
Внешний
вид
термальных
паро
-
газовых
выходов
.
Микрофотография
клеток
штамма
.
Масштабный
отрезок
равен
10
мкм
Филогенетическое дерево,
построенное
на основании последовательностей
гена
spo
0
A
рРНК методом
ME
.
Цифры возле ветвей обозначают
Бустрепную поддержку
алгоритма
ME
.
Bryanskaya, A. V., Rozanov, A. S., Slynko, N. M.,
Shekhovtsov, S. V., & Peltek, S. E. (2015).
Geobacillus icigianus sp. nov., a thermophilic
bacterium isolated from a hot spring.
International
journal of systematic and evolutionary
microbiology
,
65
(Pt 3), 864
-
869.
©… разнообразие микробов состоит в огромном разнообразии
внутриклеточных процессов, за счет которых они живутª.
Анаэробное окисление СО:
СО + Н
2
О = СО
2
+ Н
2
Гидрогеногенная
карбоксидотрофия
Bacteria, Firmicutes
Thermolithobacteria
class
.
nov.
Thermolithobacteriales fam. nov
Thermolithobacter gen. nov
Carboxydothermus gen. nov
Thermincola gen. nov
Carboxydocella gen. nov
Thermosinus gen. nov
Карбоксидотрофы
–
фенотипически и
филогенетически очень
разнообразная группа.
2008
г.
Archaea
©
Thermophilum carboxydotrophus
ª
sp. nov
•
Что такое ©новоеª в мире микробов ?
•
Где искать?
•
Как находить?
•
…..?
Приложенные файлы
