Фотосинтез, кислород и биотопливо: почему цианобактерии — самые важные существа на планете

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Цианобактерии — одна из самых древних и многочисленных форм жизни на Земле, которая сыграла решающую роль в эволюции нашей планеты. Эти микроскопические организмы, также известные как сине-зеленые водоросли или просто зеленая слизь, видны как скользкий зеленый налет в стоячей воде, на дне рек и на берегах морей. Они обладают уникальной способностью проводить фотосинтез — процесс, при котором свет превращается в энергию и кислород. Именно цианобактерии были первой жизненной формой, которая развила фотосинтез и начала насыщать атмосферу Земли кислородом около 2,43 миллиарда лет назад. Это событие, известное как «Великая окислительная катастрофа» (ВОК), положило начало появлению сложных форм жизни, с которыми мы знакомы сегодня.

Паутинистый узор, образованный цианобактериями
Паутинистый узор, образованный цианобактериями
Автор: Nottingham Trent University / Loughborough University Источник: phys.org

Но как цианобактерии образуют свои необычные геометрические узоры? Как они сплетаются в большие сетчатые структуры? И как это связано с их выживанием и функционированием? На эти вопросы попытались ответить ученые из Университета Ноттингем Трент и Университета Лафборо. Они использовали передовые методы микроскопии, симуляции и теоретические модели, чтобы раскрыть физический механизм за геометрическими узорами, образованными цианобактериями.

Оказалось, что когда цианобактерии присутствуют в достаточно высокой плотности, они начинают организовываться в свои сетчатые узоры, в результате выполнения всего нескольких простых правил. При движении они сталкиваются друг с другом. В большинстве случаев нитевидные филаменты пересекаются друг над другом или друг под другом, но иногда один из них отклоняется и поворачивает, чтобы двигаться вдоль другого. Эти два филамента следуют друг за другом некоторое время, прежде чем один из них отделяется. Эти взаимодействия приводят к образованию пучков параллельных филаментов, которые организуют более плотные колонии в разветвленные сети.

Ученые разработали модель, которая успешно предсказывает типичную плотность и масштаб возникающих узоров, включая движение и колебания формы филаментов. Команда утверждает, что их результаты открывают путь для будущих исследований того, как разные типы бактерий самоорганизуются в структуры. Это может улучшить наше понимание того, как образуются бактериальные биопленки — скопления бактерий, которые прикрепились к поверхности и друг к другу. Это знание критично, учитывая их центральную роль в различных процессах, таких как человеческие инфекции, деградация окружающей среды и биоинженерия.

Д-р Марко Мацца, лектор по прикладной математике в Университете Лафборо, сказал: «Мы показали, что возникающие узоры колоний цианобактерий можно понять как коллективный результат независимо движущихся клеток с простыми взаимодействиями».

Автор: Bing image creator

Цианобактерии — удивительные существа, которые изменили мир своим фотосинтезом. Они продолжают играть важную роль в поддержании состава нашей атмосферы и океанов. Они также могут быть использованы для производства биотоплива, очистки воды и даже для создания жизни на Марсе. Они заслуживают нашего внимания и уважения, как одна из самых древних и важных форм жизни на Земле.

3 комментария

Добавить комментарий

Tata
Интересная статья получилась
1
Вот эта самая «Великая окислительная катастрофа» было первым массовым вымиранием.
Жили себе простейшие, не тужили, а тут припёрлись бактерии, который давай окислителем атмосферу загаживать.
Вот кому надо сказать спасибо, что в нашем воздухе куча яда.
Altairus
ужас, как вы плохо учили биологию. Не было ещё никаких простейших.
И это было не первым, и не последним.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Токамаки больше не погаснут: новый способ генерации тока приблизил непрерывный термоядерный синтез

Главная задача управляемого термоядерного синтеза — воспроизвести на Земле процессы, происходящие в недрах звезд: заставить ядра изотопов водорода (дейтерия и трития) сливаться в более...

Внутри деревьев есть вода: почему мороз не разрывает их зимой

Оставленная на морозе бутылка с водой может лопнуть. Дерево стоит на улице всю зиму, тоже содержит воду — и обычно встречает весну без повреждений. Кора не способна месяцами удерживать...

Бобры не впадают в спячку: как они живут зимой, когда пруд покрывается льдом

Зимой бобровый пруд кажется пустым: вода скрыта подо льдом, на берегах лежит снег, а над поверхностью торчит заснеженная куча веток. Но внутри неё продолжается жизнь. Бобры просыпаются, едят,...

Моделируя саму физику: гибридный квантовый процессор научили рассчитывать поля и частицы напрямую

Все физические процессы во Вселенной определяются взаимодействием частиц двух типов: фермионов и бозонов. К фермионам относятся частицы вещества — электроны, протоны, нейтроны и кварки....