Πληροφορίες

Πώς οι μεγάλοι ιοί του ωκεανού σχηματίζουν τα δικά τους οργανίδια;

Πώς οι μεγάλοι ιοί του ωκεανού σχηματίζουν τα δικά τους οργανίδια;


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Αρκετοί μεγάλοι ιοί (Arslan 2011) σχηματίζουν τα δικά τους οργανίδια μέσα στις αμοιβάδες που εισβάλλουν.

Πώς σχηματίζονται αυτά τα οργανίδια;


Αναφορά:

Arslan, D., Legendre, Μ., Seltzer, V., Abergel, C., Claverie, J-M. (2011) Ο μακρινός συγγενής Mimivirus με μεγαλύτερο γονιδίωμα υπογραμμίζει τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά των Megaviridae. PNAS 108(42): 17486-17491 [DOI]


Τα οργανίδια σχηματίζονται με τον ίδιο τρόπο που θα σχηματίζονταν εάν κωδικοποιούνταν από το γονιδίωμα του ξενιστή, εκτός από την περίπτωση που ο ιός χρησιμοποιεί το δικό του γονιδίωμα για να καθορίσει τον τύπο του οργανιδίου.

Το άρθρο στο οποίο συνδέεστε το υποδεικνύει αυτό. Τα "συστήματα" στο απόσπασμα είναι εν μέρει το οργανίδιο που χρειάζεται

Μια μελέτη του DNA του γιγαντιαίου ιού δείχνει ότι έχει πάνω από χίλια γονίδια, τις βιοχημικές οδηγίες που χρησιμοποιεί για να χτίσει τα συστήματα που χρειάζεται για να αναπαραχθεί μια φορά μέσα στον ξενιστή του.


Πώς οι μεγάλοι ιοί του ωκεανού σχηματίζουν τα δικά τους οργανίδια; - Βιολογία

Οι ιοί όλων των σχημάτων και μεγεθών αποτελούνται από πυρήνα νουκλεϊκού οξέος, εξωτερική επικάλυψη πρωτεΐνης ή καψίδιο και μερικές φορές εξωτερικό περίβλημα.

Στόχοι μάθησης

Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ του γονιδιώματος του ιού, του καψιδίου και του φακέλου

Βασικά Takeaways

Βασικά σημεία

  • Οι ιοί ταξινομούνται σε τέσσερις ομάδες με βάση το σχήμα: νηματώδεις, ισομετρικοί (ή εικοσαεδρικοί), περιβλημένοι και κεφάλι και ουρά.
  • Πολλοί ιοί προσκολλώνται στα κύτταρα ξενιστές τους για να διευκολύνουν τη διείσδυση στην κυτταρική μεμβράνη, επιτρέποντας την αναπαραγωγή τους μέσα στο κύτταρο.
  • Οι μη τυλιγμένοι ιοί μπορούν να είναι πιο ανθεκτικοί στις μεταβολές της θερμοκρασίας, του pH και ορισμένων απολυμαντικών από τους ιούς με περίβλημα.
  • Ο πυρήνας του ιού περιέχει το μικρό μονόκλωνο ή δίκλωνο γονιδίωμα που κωδικοποιεί τις πρωτεΐνες που ο ιός δεν μπορεί να πάρει από το κύτταρο ξενιστή.

Βασικοί Όροι

  • καψιδίου: το εξωτερικό κέλυφος πρωτεΐνης ενός ιού
  • φάκελος: μια δομή ή κάλυμμα που περικλείει, όπως μια μεμβράνη
  • νηματοειδής: Έχοντας τη μορφή νημάτων ή νημάτων
  • ισομετρική: ή είναι γεωμετρικό σύστημα τριών ίσων αξόνων που βρίσκονται σε ορθή γωνία μεταξύ τους (ειδικά στην κρυσταλλογραφία)

Μορφολογία του ιού

Οι ιοί είναι ακυτταρικοί, δηλαδή είναι βιολογικές οντότητες που δεν έχουν κυτταρική δομή. Επομένως, στερούνται τα περισσότερα συστατικά των κυττάρων, όπως οργανίδια, ριβοσώματα και μεμβράνη πλάσματος. Το ιοσωματίδιο αποτελείται από πυρήνα νουκλεϊκού οξέος, εξωτερική επικάλυψη πρωτεΐνης ή καψίδιο και μερικές φορές εξωτερικό περίβλημα κατασκευασμένο από μεμβράνες πρωτεΐνης και φωσφολιπιδίων που προέρχονται από το κύτταρο ξενιστή. Το καψίδιο αποτελείται από πρωτεϊνικές υπομονάδες που ονομάζονται καψομερή. Οι ιοί μπορεί επίσης να περιέχουν πρόσθετες πρωτεΐνες, όπως ένζυμα. Η πιο εμφανής διαφορά μεταξύ των μελών των οικογενειών των ιών είναι η μορφολογία τους, η οποία είναι αρκετά διαφορετική. Ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της ιικής πολυπλοκότητας είναι ότι η πολυπλοκότητα του ξενιστή και του ιού δεν συνδέονται. Μερικές από τις πιο περίπλοκες δομές του ιοσωματίου παρατηρούνται σε βακτηριοφάγους, ιούς που μολύνουν τους απλούστερους ζωντανούς οργανισμούς: βακτήρια.

Μορφολογία

Παράδειγμα προσκόλλησης ιού στο κύτταρο ξενιστή του: Ο ιός KSHV δεσμεύει τον υποδοχέα xCT στην επιφάνεια των ανθρώπινων κυττάρων. Αυτή η προσκόλληση επιτρέπει μετέπειτα διείσδυση στην κυτταρική μεμβράνη και αντιγραφή στο εσωτερικό του κυττάρου.

Οι ιοί έχουν πολλά σχήματα και μεγέθη, αλλά αυτά είναι συνεπή και διακριτά για κάθε οικογένεια ιών. Γενικά, τα σχήματα των ιών ταξινομούνται σε τέσσερις ομάδες: νηματώδεις, ισομετρικές (ή εικοσαεδρικές), περικαλυμμένες και κεφαλής και ουράς. Οι νηματώδεις ιοί είναι μακροί και κυλινδρικοί. Πολλοί φυτικοί ιοί είναι νηματώδεις, συμπεριλαμβανομένου του TMV (ιός του μωσαϊκού του καπνού). Οι ισομετρικοί ιοί έχουν σχήματα που είναι κατά προσέγγιση σφαιρικά, όπως ο ιός της πολιομυελίτιδας ή οι ιοί του έρπητα. Οι ιοί με περίβλημα έχουν μεμβράνες που περιβάλλουν τα καψίδια. Οι ιοί των ζώων, όπως ο HIV, είναι συχνά περιτυλιγμένοι. Οι ιοί της κεφαλής και της ουράς μολύνουν βακτήρια. Έχουν ένα κεφάλι που είναι παρόμοιο με τους εικοσαεδρικούς ιούς και ένα σχήμα ουράς όπως οι νηματώδεις ιοί.

Πολλοί ιοί χρησιμοποιούν κάποιο είδος γλυκοπρωτεΐνης για να προσκολληθούν στα κύτταρα-ξενιστές τους μέσω μορίων στο κύτταρο που ονομάζονται ιικοί υποδοχείς. Για αυτούς τους ιούς, η προσκόλληση είναι μια απαίτηση για μετέπειτα διείσδυση στην κυτταρική μεμβράνη, επιτρέποντάς τους να ολοκληρώσουν την αντιγραφή τους μέσα στο κύτταρο. Οι υποδοχείς που χρησιμοποιούν οι ιοί είναι μόρια που βρίσκονται συνήθως στις κυτταρικές επιφάνειες και έχουν τις δικές τους φυσιολογικές λειτουργίες. Οι ιοί έχουν απλώς εξελιχθεί για να κάνουν χρήση αυτών των μορίων για τη δική τους αναπαραγωγή.

Συνολικά, το σχήμα του virion και η παρουσία ή απουσία ενός φακέλου μας λένε ελάχιστα για το τι ασθένεια μπορεί να προκαλέσει ο ιός ή ποια είδη μπορεί να μολύνει, αλλά εξακολουθούν να είναι χρήσιμα μέσα για να ξεκινήσει η ταξινόμηση του ιού. Μεταξύ των πιο πολύπλοκων ιοσωμάτων που είναι γνωστά, ο βακτηριοφάγος Τ4, ο οποίος μολύνει το Escherichia coli βακτήριο, έχει δομή ουράς που χρησιμοποιεί ο ιός για να προσκολληθεί στα κύτταρα ξενιστές και δομή κεφαλής που φιλοξενεί το DNA του. Ο αδενοϊός, ένας ζωικός ιός χωρίς περίβλημα που προκαλεί αναπνευστικές ασθένειες στον άνθρωπο, χρησιμοποιεί αιχμές γλυκοπρωτεΐνης που προεξέχουν από τα καψομερή του για να προσκολληθούν στα κύτταρα ξενιστές. Οι ιοί χωρίς περίβλημα περιλαμβάνουν επίσης εκείνους που προκαλούν πολιομυελίτιδα (πολιοϊός), πελματιαία κονδυλώματα (ιός θηλώματος) και ηπατίτιδα Α (ιός ηπατίτιδας Α).

Παραδείγματα σχημάτων ιών: Οι ιοί μπορεί να είναι είτε σύνθετοι σε σχήμα είτε σχετικά απλοί. Αυτό το σχήμα δείχνει τρία σχετικά πολύπλοκα ιοσωματίδια: το βακτηριοφάγο Τ4, με την κεφαλή της ομάδας που περιέχει DNA και τις ίνες της ουράς που προσκολλώνται στον αδενοϊό των κυττάρων-ξενιστών, ο οποίος χρησιμοποιεί αιχμές από το καψίδιο για να συνδεθεί με τα κύτταρα ξενιστές και τον HIV, ο οποίος χρησιμοποιεί γλυκοπρωτεΐνες που είναι ενσωματωμένες περίβλημα για να συνδεθεί με τα κύτταρα-ξενιστές.

Τα περικαλυμμένα ιοσωμάτια όπως ο HIV αποτελούνται από πρωτεΐνες νουκλεϊκού οξέος και καψιδίου που περιβάλλονται από ένα φάκελο διπλής στοιβάδας φωσφολιπιδίου και τις σχετικές πρωτεΐνες του. Οι γλυκοπρωτεΐνες που είναι ενσωματωμένες στον ιικό φάκελο χρησιμοποιούνται για να προσκολληθούν στα κύτταρα ξενιστές. Άλλες πρωτεΐνες περιβλήματος περιλαμβάνουν τις πρωτεΐνες μήτρας που σταθεροποιούν το περίβλημα και συχνά παίζουν ρόλο στη συναρμολόγηση των απογόνων ιών. Η ανεμοβλογιά, η γρίπη και η παρωτίτιδα είναι παραδείγματα ασθενειών που προκαλούνται από ιούς με φακέλους. Λόγω της ευθραυστότητας του φακέλου, οι μη τυλιγμένοι ιοί είναι πιο ανθεκτικοί στις μεταβολές της θερμοκρασίας, του pH και ορισμένων απολυμαντικών από τους ιούς με περίβλημα.

Τύποι νουκλεϊκού οξέος

Σε αντίθεση με όλους σχεδόν τους ζωντανούς οργανισμούς που χρησιμοποιούν το DNA ως γενετικό τους υλικό, οι ιοί μπορούν να χρησιμοποιούν είτε DNA είτε RNA. Ο πυρήνας του ιού περιέχει το γονιδίωμα ή το συνολικό γενετικό περιεχόμενο του ιού. Τα ιικά γονιδιώματα τείνουν να είναι μικρά και περιέχουν μόνο εκείνα τα γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες που ο ιός δεν μπορεί να λάβει από το κύτταρο ξενιστή. Αυτό το γενετικό υλικό μπορεί να είναι μονόκλωνο ή δίκλωνο. Μπορεί επίσης να είναι γραμμικό ή κυκλικό. Ενώ οι περισσότεροι ιοί περιέχουν ένα μόνο νουκλεϊκό οξύ, άλλοι έχουν γονιδιώματα που έχουν πολλά, που ονομάζονται τμήματα.

Στους ιούς DNA, το ιικό DNA κατευθύνει τις πρωτεΐνες αντιγραφής του κυττάρου ξενιστή να συνθέσουν νέα αντίγραφα του γονιδιώματος του ιού και να μεταγράψουν και να μεταφράσουν αυτό το γονιδίωμα σε ιικές πρωτεΐνες. Οι ιοί DNA προκαλούν ανθρώπινες ασθένειες, όπως η ανεμοβλογιά, η ηπατίτιδα Β και ορισμένες αφροδίσιες ασθένειες, όπως ο έρπης και τα κονδυλώματα των γεννητικών οργάνων.

Οι ιοί RNA περιέχουν μόνο RNA ως γενετικό τους υλικό. Για να αντιγράψουν τα γονιδιώματά τους στο κύτταρο ξενιστή, οι ιοί RNA κωδικοποιούν ένζυμα που μπορούν να αντιγράψουν το RNA σε DNA, κάτι που δεν μπορεί να γίνει από το κύτταρο ξενιστή. Αυτά τα ένζυμα πολυμεράσης RNA είναι πιο πιθανό να κάνουν σφάλματα αντιγραφής από ό,τι οι πολυμεράσες DNA και, επομένως, συχνά κάνουν λάθη κατά τη μεταγραφή. Για το λόγο αυτό, οι μεταλλάξεις στους ιούς RNA συμβαίνουν πιο συχνά από ότι στους ιούς DNA. Αυτό τους κάνει να αλλάζουν και να προσαρμόζονται πιο γρήγορα στον ξενιστή τους. Οι ανθρώπινες ασθένειες που προκαλούνται από ιούς RNA περιλαμβάνουν ηπατίτιδα C, ιλαρά και λύσσα.


Δομή

Κυτταρικό τοίχωμα, εξωτερικό περίβλημα, επικάλυψη, μεμβράνη και κάψουλα - Αν και οι ιοί δεν θεωρούνται κύτταρα, έχουν, όπως και τα βακτήρια, ένα εξωτερικό περίβλημα που περιέχει το εσωτερικό περιεχόμενο του σωματιδίου. Ωστόσο, υπάρχει ένας αριθμός διαφορών μεταξύ του εξωτερικού περιβλήματος που βρίσκεται στα βακτήρια και εκείνων που βρίσκονται στους ιούς.

Σε σύγκριση με τους ιούς, η πλειοψηφία των βακτηρίων (περίπου το 90 τοις εκατό όλων των βακτηρίων) έχουν ένα κυτταρικό τοίχωμα που αποτελείται από ένα στρώμα πεπτιδογλυκάνης. Επίσης γνωστό ως μουρεΐνη, το στρώμα πεπτιδογλυκάνης είναι ένας πολυσακχαρίτης που αποτελείται από Ν-ακετυλομουραμικό οξύ και ακετυλογλυκοζαμίνη που εναλλάσσονται για να σχηματίσουν μακριές αλυσίδες. Εκτός από τις δύο ενώσεις, η στιβάδα αποτελείται επίσης από ένα τετραπεπτίδιο (τέσσερα αμινοξέα) που διασυνδέουν τις αλυσίδες.

Ενώ η πλειονότητα των βακτηρίων έχει ένα κυτταρικό τοίχωμα που αποτελείται από πεπτιδογλυκάνη, η περιεκτικότητα σε αυτό το στρώμα ποικίλλει μεταξύ διαφορετικών τύπων βακτηρίων, γεγονός που επέτρεψε στα βακτήρια να χωριστούν σε δύο κύριες ομάδες και συγκεκριμένα, τα θετικά κατά Gram βακτήρια (που χαρακτηρίζονται από ένα παχύτερο στρώμα πεπτιδογλυκάνης ) και Gram-αρνητικά βακτήρια (χαρακτηρίζονται από ένα λεπτό στρώμα πεπτιδογλυκάνης).

Για βακτήρια με κυτταρικό τοίχωμα, αυτή η δομή εκτελεί μια σειρά από σημαντικές λειτουργίες που περιλαμβάνουν τη διατήρηση του σχήματος του κυττάρου, την προστασία των κυττάρων από την οσμωτική πίεση, την κίνηση ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο καθώς και την κίνηση μεταξύ άλλων.

Κυτοπλασματική μεμβράνη / κυτταρική μεμβράνη - Εκτός από το κυτταρικό τοίχωμα, τα βακτήρια έχουν επίσης μια κυτταροπλασματική μεμβράνη που βρίσκεται κάτω από το κυτταρικό τοίχωμα. Γνωστή και ως πλασματική μεμβράνη, η κυτταροπλασματική μεμβράνη είναι μια διπλοστοιβάδα λιπιδίων που αποτελείται από περίπου 40 τοις εκατό φωσφολιπίδια και περίπου 60 τοις εκατό πρωτεΐνες. Χαρακτηρίζεται από μια υδρόφιλη κεφαλή (κεφαλή γλυκερίνης) και μια υδρόφοβη περιοχή που αποτελούν το τμήμα της ουράς της δομής.

Σε σύγκριση με το κυτταρικό τοίχωμα, η κυτταροπλασματική μεμβράνη χαρακτηρίζεται από ένα ρευστό μωσαϊκό και επομένως δεν είναι στατική. Εκτός από το ότι περιέχει συστατικά του κυττάρου, αυτή η μεμβράνη χρησιμεύει για τη ρύθμιση της κίνησης των ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο.

Καψίδιο - Σε σύγκριση με τα βακτήρια, οι ιοί αποτελούνται από ένα καψίδιο και όχι από μια κυτταροπλασματική μεμβράνη. Ουσιαστικά, το καψίδιο είναι ένα πρωτεϊνικό κέλυφος που περικλείει την περιεκτικότητα σε νουκλεϊκό οξύ. Όπως αναφέρθηκε, η κυτταροπλασματική μεμβράνη που βρίσκεται στα βακτήρια είναι μια διπλοστοιβάδα λιπιδίων που αποτελείται από φωσφολιπίδια και πρωτεΐνες (ωστόσο, μπορεί επίσης να αποτελείται από πολλά άλλα συστατικά).

Το καψίδιο αποτελείται από υπομονάδες πρωτεϊνών γνωστές ως καψομερή. Ανάλογα με τον ιό, το καψίδιο μπορεί να αποτελείται από ένα μονό ή διπλό κέλυφος πρωτεΐνης με λίγα δομικά είδη πρωτεΐνης.

Ενώ το καψίδιο, όπως μια κυτταρική μεμβράνη, περικλείει το νουκλεϊκό υλικό μεταξύ άλλων περιεχομένων, δεν εμπλέκεται κυρίως στην κίνηση των ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο. Επίσης, είναι ένα ισχυρό σύμπλεγμα που το διαφοροποιεί από την πιο δυναμική κυτταροπλασματική μεμβράνη.

Viral φάκελος - Εκτός από το καψίδιο, ορισμένοι από τους ιούς έχουν ένα περίβλημα που περιβάλλει το καψίδιο. Αυτοί οι ιοί είναι γνωστοί ως ιοί με φάκελο που τους διακρίνει από ιούς χωρίς φάκελο. Για τους ιούς με περίβλημα, το περίβλημα είναι ένα στρώμα γλυκοπρωτεΐνης. Ωστόσο, το περίβλημα αποτελείται επίσης από δύο λιπιδικά στρώματα με μόρια πρωτεΐνης (γνωστά ως διπλή στιβάδα λιποπρωτεϊνών).

Με βάση μελέτες, έχει αποδειχθεί ότι το περίβλημά τους προέρχεται από μολυσμένα κύτταρα (κύτταρα ξενιστές). Εδώ, νέα σωματίδια ιού τυλίγονται στο φάκελο όταν απελευθερώνονται από το μολυσμένο κύτταρο.

Με την πάροδο του χρόνου, οι ιοί έχει αποδειχθεί ότι προσθέτουν τις δικές τους πρωτεΐνες στο περίβλημα που τους επιτρέπει να επιβιώνουν και να μολύνουν εύκολα νέα κύτταρα. .

Άλλα εξαρτήματα - υπάρχει μια σειρά από άλλα συστατικά που μπορούν να βρεθούν στο καψίδιο, το φάκελο, τη μεμβράνη και το κυτταρικό τοίχωμα που διακρίνουν τα βακτήρια από τους ιούς. Για παράδειγμα, η επιφάνεια μερικών βακτηρίων αποτελείται από μαστίγια, μαστίγια ή και τα δύο.

Ως επί το πλείστον, αυτές οι δομές συμβάλλουν στην κινητικότητα, την προσκόλληση ή την προσκόλληση του κυττάρου που μπορεί να συμβάλει στην παθογένειά τους. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το pili, ορισμένα βακτήρια μπορούν να προσκολληθούν στο κύτταρο του ξενιστή και να εισβάλουν στο κύτταρο. Ωστόσο, για τα ελεύθερα βακτήρια, τα μαστίγια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κολύμπι σε υδάτινα περιβάλλοντα.

Οι ιοί, από την άλλη πλευρά, δεν έχουν μαστίγια ή μαστίγια. Ωστόσο, μπορεί να διαθέτουν ένα περίβλημα ουράς μεταξύ άλλων πρωτεϊνών προσκόλλησης που τους επιτρέπει να προσκολλώνται στις επιφανειακές πρωτεΐνες ή στη δομή (π.χ. ιικές αιχμές) του κυττάρου ξενιστή προτού μπορέσουν να εισβάλουν στο κύτταρο. Για ορισμένα βακτήρια, μπορεί να υπάρχει μια εξωτερική κάψουλα (γνωστή ως εξωτερικό περίβλημα).

Σε σύγκριση με το κυτταρικό τοίχωμα ή την κυτταροπλασματική μεμβράνη, αυτή η κάψουλα (επίσης αναφέρεται ως στρώμα λάσπης) είναι ένα στρώμα πολυσακχαρίτη που έχει αποδειχθεί ότι βοηθά τον οργανισμό να αναπτύξει αντίσταση σε διάφορα φάρμακα. Επιπλέον, προστατεύει το κύτταρο από την αποξήρανση, επιτρέποντας έτσι σε ορισμένα βακτήρια να επιβιώσουν κάτω από σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι ιοί, από την άλλη πλευρά, δεν διαθέτουν αυτή τη δομή.


Σημειώσεις για τους ιούς: Σημασία, μέγεθος και δομή

Ιός είναι μια λατινική λέξη που σημαίνει δηλητήριο. Ο Adolf Mayer περιέγραψε για πρώτη φορά μια ασθένεια του φυτού καπνού. Ο Dimitri Ivanowski, ένας Ρώσος βοτανολόγος το 1892 έδειξε πειραματικά ότι ο χυμός του φυτού μωσαϊκού καπνού ήταν ικανός να προκαλέσει την ασθένεια του μωσαϊκού σε υγιή φυτά καπνού αφού είχε περάσει από φίλτρο προστασίας από βακτήρια.

Αυτό έδειξε ότι ο μολυσματικός παράγοντας ήταν μικρότερος από οποιοδήποτε γνωστό βακτήριο και έτσι ήταν ο πρώτος που έδωσε σαφείς ενδείξεις ιού. Ο Beizerinck, ένας Ολλανδός μικροβιολόγος το έτος 1898 επιβεβαίωσε την παρατήρηση του Ivanowski και ονόμασε το μολυσματικό υγρό που ελήφθη από το άρρωστο φυτό καπνού ως ‘contagium vivum fluidium’ και το ανέφερε ως ιό.

Ο Stanley (1935) απομόνωσε μια κρυσταλλική πρωτεΐνη από τα άρρωστα φύλλα καπνού. Οι Bawden και Pirie (1937) διαπίστωσαν ότι οι ιοί είναι νουκλεοπρωτεΐνες. Marcham (1949) απομονωμένος ιός μωσαϊκού καπνού (TMV).

Οι ιοί αποτελούν μια μοναδική ομάδα μολυσματικών παραγόντων που χαρακτηρίζονται από το μικρό τους μέγεθος, την απλή σύνθεση και τον παρασιτικό τρόπο ζωής τους.

Μεγέθη και σχήματα ιών:

Οι ιοί είναι πολύ μικρότεροι από τα βακτήρια και το μέγεθός τους ποικίλλει. Οι μεγαλύτεροι ιοί μπορεί να έχουν διάμετρο περίπου 300 Α, δηλ. μπορεί να είναι τόσο μεγάλοι όσο μερικά από τα μικρά βακτήρια. Η πλειονότητα των ιών έχει διάμετρο περίπου 200 Å.

Οι ιοί εμφανίζονται κυρίως με τα ακόλουθα τρία σχήματα:

1. Σφαιρικό ή Πολυεδρικό, όπως για παράδειγμα. Ιός πολιομυελίτιδας, αδενοϊοί και ιοί έρπητα (Εικ. 1.5).

2. Ελικοειδής ή κυλινδρικός, όπως για παράδειγμα, ιός μωσαϊκού καπνού. Ιός γρίπης κ.λπ., (Εικ. 1.6).

3. Μιγαδική συμμετρία, όπως για παράδειγμα. Ιοί δαμαλίτιδας και ορισμένοι βακτηριοφάγοι.

Οι ιοί δεν μπορούν να αναπτυχθούν και να πολλαπλασιαστούν έξω από το ζωντανό κύτταρο (ολικό παράσιτο). Δεν έχουν δικό τους ανεξάρτητο μεταβολικό σύστημα και είναι ανενεργά όταν βρίσκονται εκτός του κυττάρου ξενιστή.

Δομή των Ιών:

Οι ιοί έχουν απλή μορφολογία. Αποτελούνται από δύο διακριτά μέρη: έναν πυρήνα νουκλεϊκού οξέος και την πρωτεϊνική επικάλυψη. Το πρωτεϊνικό κάλυμμα είναι γνωστό ως καψίδιο. Το πρωτεϊνικό κάλυμμα ή καψίδιο αποτελείται από πολλές στενά συσκευασμένες μορφολογικές μονάδες που ονομάζονται καψομερή (Εικ. 1.7).

Από αυτή την άποψη οι ιοί διαφέρουν από τα τυπικά βακτηριακά κύτταρα που αποτελούνται από πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια, νουκλεϊκά οξέα κ.λπ. Ορισμένοι ιοί, π.χ. Οι μυξοϊοί έχουν πρόσθετο μεμβρανώδες περίβλημα που περιέχει πρωτεΐνες, λιπίδια και υδατάνθρακες έξω από το συνηθισμένο πρωτεϊνικό περίβλημα. Δεν έχουν πλασματική μεμβράνη.

Οι ιοί στερούνται κυτταροπλάσματος και επομένως τα κυτταρικά οργανίδια όπως τα μιτοχόνδρια, τα golgibodies, τα ριβοσώματα και τα λυσοσώματα καθώς και τα ενζυμικά συστήματα απουσιάζουν.

Οι ιοί συνήθως έχουν είτε DNA είτε RNA ενώ το τυπικό κύτταρο περιέχει τόσο DNA όσο και RNA. Ορισμένοι ζωικοί ιοί, π.χ. Ο ιός του σαρκώματος Rous (RSV) έχει τόσο DNA όσο και RNA.

Έτσι, όσον αφορά το νουκλεϊκό οξύ, οι ιοί είναι τριών τύπων:

Οι φυτικοί ιοί περιέχουν μόνο RNA (Εικ. 1.8).

Οι περισσότεροι βακτηριοφάγοι (ιοί που μολύνουν βακτήρια) περιέχουν μόνο DNA (μερικοί βακτηριοφάγοι όπως MS-2, F2 κολιφάγα, R-17 είναι οι εξαιρέσεις που περιέχουν RNA). Οι ζωικοί ιοί περιέχουν RNA ή DNA ή σπάνια και τα δύο DNA-RNA. Το συστατικό νουκλεϊκού οξέος των ιών μπορεί να αποτελείται είτε από μονόκλωνο ή δίκλωνο RNA ή δίκλωνο DNA ή μονόκλωνο DNA.

Ο Πίνακας 1.1 δείχνει τον τύπο του νουκλεϊκού οξέος και τον αριθμό των κλώνων σε διαφορετικούς ιούς:


Τι επιτίθενται οι ιοί;

Οι ιοί είναι σαν τα αρπακτικά με ένα συγκεκριμένο θήραμα που μπορούν να αναγνωρίσουν και να επιτεθούν. Οι ιοί που δεν αναγνωρίζουν τα κύτταρά μας θα είναι αβλαβείς και κάποιοι άλλοι θα μας μολύνουν αλλά δεν θα έχουν συνέπειες για την υγεία μας.

Πολλά είδη ζώων και φυτών έχουν τους δικούς τους ιούς. Οι γάτες έχουν τον ιό της ανοσοανεπάρκειας των αιλουροειδών ή FIV, μια γάτα εκδοχή του HIV, που προκαλεί AIDS στους ανθρώπους. Οι νυχτερίδες φιλοξενούν πολλά διαφορετικά είδη κορωνοϊού, ένα από τα οποία πιστεύεται ότι είναι η πηγή του νέου κοροναϊού που προκαλεί το COVID-19.

Τα βακτήρια έχουν επίσης μοναδικούς ιούς που ονομάζονται βακτηριοφάγοι, οι οποίοι σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καταπολέμηση βακτηριακών λοιμώξεων.

Οι ιοί μπορούν να μεταλλαχθούν και να συνδυαστούν μεταξύ τους. Μερικές φορές, όπως στην περίπτωση του COVID-19, αυτό σημαίνει ότι μπορούν να αλλάξουν είδος.


Δομή και λειτουργία οργανελίου

ο Πυρήνας είναι το μεγαλύτερο οργανίδιο σε ένα κύτταρο. Περιέχει μια πυκνή δομή που ονομάζεται Nucleolus και περιβάλλεται από το Πυρηνικός φάκελος, μια δομή που αποτελείται από δύο μεμβράνες, διαχωρισμένες από ρευστό, οι οποίες περιέχουν έναν αριθμό πυρηνικών πόρων που μπορούν να περάσουν σχετικά μεγάλα μόρια. Ο πυρήνας περιέχει σχεδόν όλα τα κύτταρα γενετικό υλικό. ο Nucleolus δημιουργεί Ριβονουκλεϊκό Οξύ και Ριβοσώματα, τα οποία στη συνέχεια ταξιδεύουν έξω από τον πυρήνα, μέσω των πυρηνικών πόρων, στο κυτταρόπλασμα όπου εμπλέκονται Σύνθεση Πρωτεΐνης.

ο Ενδοπλασματικό Δίκτυο (ER) βρίσκεται κοντά στο Πυρήνες και αποτελείται από έναν αριθμό πεπλατυσμένων σάκων που ονομάζονται Cisternae, τα οποία είναι συνεχόμενα με το Nuclear Envelope. ο Τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο ονομάζεται έτσι γιατί έχει πολλά ριβοσώματα στην εξωτερική του επιφάνεια. ο Λείο Ενδοπλασματικό Δίκτυο ωστόσο, δεν έχει Ριβοσώματα. Ο τραχύς μεταφέρει πρωτεΐνες που είναι συντίθεται στα ριβοσώματα, και το Smooth συνθέτει Λιπίδια.

ο Συσκευή Golgi είναι ένα στοίβα από πεπλατυσμένους σάκους δεμένους με μεμβράνη, και είναι υπεύθυνοι για την τροποποίηση των πρωτεϊνών που ελήφθη από το ER. Αυτές οι πρωτεΐνες στη συνέχεια μεταφέρονται μέσα κυστίδια γύρω από το κελί.

Λυσοσώματα είναι σφαιρικοί σάκοι συνδεδεμένοι με μεμβράνη που περιέχουν πεπτικά ένζυμα που χρησιμοποιούνται για τη διάσπαση υλικών, όπως μικροοργανισμοί μη εαυτού που καταποντίζονται από Φαγοκύτταρα.

Μιτοχόνδρια είναι στρογγυλά οργανίδια συνδεδεμένα με διπλή μεμβράνη υπεύθυνος για Αερόβια Αναπνοή. Δικα τους η εσωτερική μεμβράνη είναι διπλωμένη μέσα για να σχηματιστεί Cristae, τα οποία διπλώνονται στο Μήτρα - το κεντρικό τμήμα ενός μιτοχονδρίου. Κατά τη διάρκεια της αερόβιας αναπνοής, ATP παράγεται στα μιτοχόνδρια.

  • Βρέθηκε μόνο σε φυτά και μερικά πρωτοκτιστές, Χλωροπλάστες είναι υπεύθυνοι για Φωτοσύνθεση. Οι χλωροπλάστες περιέχουν δύο μεμβράνες διαχωρισμένες με υγρά και το η εσωτερική μεμβράνη είναι διπλωμένη σε ένα δίκτυο από πεπλατυσμένοι σάκοι που ονομάζεται Θυλακοειδή που είναι στοιβάζονται σε Γκράνα (ένα Granum, δύο Grana). Τα Θυλακοειδή περιέχουν Χλωροφύλλη στην οποία λαμβάνει χώρα η διαδικασία της Φωτοσύνθεσης.

Κυστίδια είναι σάκοι συνδεδεμένοι με μεμβράνη που έχουν συνηθίσει αποθήκευση ή μεταφορά ουσιών γύρω από το κελί. Τα λυσοσώματα είναι στην πραγματικότητα κυστίδια.

κενοτόπια είναι ουσιαστικά μεγαλύτερα κυστίδια, και σχηματίζονται από το συνένωση πολλών κυστιδίων. Αυτοί είναι συνδεδεμένα με μεμβράνη οργανίδια που έχουν κανένα συγκεκριμένο σχήμα και περιέχουν νερό με μια σειρά από διαφορετικές ενώσεις μεσα του. Η λειτουργία τους ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου αποτελούν μέρος του. Στα φυτικά κύτταρα είναι σημαντικά για τη διατήρησή τους Πίεση Turgor.


Ηλεκτρονικές μικρογραφίες κυτταρικών οργανιδίων | Ζωολογία

Σε αυτό το άρθρο θα συζητήσουμε για:- 1. Η ηλεκτρονική μικρογραφία των μιτοχονδρίων 2. Η ηλεκτρονική μικρογραφία του Golgi Σύμπλεγμα 3. Η Ηλεκτρονική Μικρογραφία του Ενδοπλασματικού Δικτύου 4. Η Ηλεκτρονική Μικρογραφία των Λυσοσωμάτων 5. Η Ηλεκτρονική Μικρογραφία των Πλαστηρίων 6. Η Ηλεκτρονική Μικρογραφία του Πυρήνα.

  1. Η Ηλεκτρονική Μικρογραφία των Μιτοχονδρίων
  2. Η ηλεκτρονική μικρογραφία του συγκροτήματος Golgi
  3. Η Ηλεκτρονική Μικρογραφία του Ενδοπλασματικού Δικτύου
  4. Η ηλεκτρονική μικρογραφία των λυσοσωμάτων
  5. Η ηλεκτρονική μικρογραφία των πλαστίδων
  6. Η ηλεκτρονική μικρογραφία του πυρήνα

1. Η Ηλεκτρονική Μικρογραφία των Μιτοχονδρίων:

Είναι μια ηλεκτρονική μικρογραφία του μεγαλύτερου και σημαντικότερου οργανιδίου του κυττάρου & των μιτοχονδρίων και χαρακτηρίζεται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά (Εικ. 7 & ενισχυτής 8):

(1) Το όνομα μιτοχόνδρια δόθηκε από τον Benda (1898) και η κύρια λειτουργία τους παρουσιάστηκε από τον Kingsbury (1912).

(2) Κάθε μιτοχόνδρια σε τομή εμφανίζεται ως λουκάνικο ή δομή σε σχήμα κυπέλλου ή μπολ με επένδυση διπλών μεμβρανών. Θεωρητικά, η μεμβράνη είναι παρόμοια n δομή και χημική σύνθεση με τη μεμβράνη πλάσματος.

(3) Δύο μεμβράνες χωρίζονται από έναν χώρο γεμάτο με ρευστό 6-8 mm που ονομάζεται περιμιτοχονδριακός χώρος.

(4) Η εσωτερική μεμβράνη προβάλλεται στην κεντρική κοιλότητα ως δάχτυλο σαν εξόγκωμα- οι cristae.

(5) Πολυάριθμα μικρά, στρογγυλεμένα και ενισχυμένα σωματίδια – Τα οξυσώματα ή F1 ή ATPare συνδέονται στην εσωτερική επιφάνεια της εσωτερικής μεμβράνης.

(6) Η κεντρική κοιλότητα είναι γεμάτη με μήτρα η οποία θεωρητικά διαθέτει ριβοσώματα DNA 55 s και αναπνευστικά ένζυμα.

(7) Η κύρια λειτουργία των μιτοχονδρίων είναι η σύνθεση χημικής ενέργειας- ΑΤΡ από τη γλυκόζη ως υπόστρωμα.

(8) Από ένα μόριο γλυκόζης συντίθενται 38 μόρια ATP (40%) και η υπόλοιπη ενέργεια (60%) πηγαίνει ως θερμότητα.

2. Η Ηλεκτρονική Μικρογραφία του Golgi Συγκρότημα:

Είναι η ηλεκτρονική μικρογραφία του συμπλέγματος Golgi μαζί με το γραμμικό του σχέδιο και χαρακτηρίζεται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά (Εικ. 9 & ενισχυτής 10):

(1) Ανακαλύφθηκε από τον Camillio Golgi (1898) και πήρε το όνομά του από το όνομά του.

(2) Το σύμπλεγμα Golgi, όπως φαίνεται σε μικροφωτογραφία ηλεκτρονίων, είναι μια στοίβα (δέσμη) κοίλων σωληναρίων, τα οποία στην πραγματική τους μορφή είναι κοίλα πεπλατυσμένα σακιά τοποθετημένα το ένα πάνω στο άλλο. Και στις δύο πλευρές είναι ορατά ορισμένα μεγάλα σφαιρικά κυστίδια και μικρότερα κενοτόπια.

(3) Κάθε σωληνάριο ή έλασμα είναι επενδεδυμένο με μεμβράνη, η οποία είναι θεωρητικά παρόμοια με τη πλασματική μεμβράνη στη δομή και τη χημική σύνθεση.

(4) Το σύμπλεγμα Golgi είναι πιο εμφανές και καλά αναπτυγμένο στα εκκριτικά κύτταρα και απουσιάζει στο RBC των θηλαστικών και των προκαρυωτικών κυττάρων.

(5) Η κύρια λειτουργία του είναι να γλυκοποιήσει τις πρωτεΐνες που συντίθενται από τα ριβοσώματα, δηλαδή μετατρέπει αυτές τις αδρανείς πρωτεΐνες σε γλυκοπρωτεΐνες για να λειτουργήσουν ως ορμόνες, ένζυμα και συν & σενζύμια.

(6) Βοηθά επίσης στο σχηματισμό λυσοσωμάτων και ακρόσωμα σπέρματος.

3. Η Ηλεκτρονική Μικρογραφία του Ενδοπλασματικού Δικτύου:

Είναι μια ηλεκτρονική μικρογραφία ενδοπλασματικού δικτύου και χαρακτηρίζεται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά (Εικ. 11 & amp 12):

(1) Ανακαλύφθηκε και ονομάστηκε από τον Porter (1948).

(2) Αποτελείται από μεγάλο αριθμό διασυνδεδεμένων και διακλαδισμένων σωληναρίων, μακριών, πεπλατυσμένων και σάκων που μοιάζουν με σάκους και κοίλα περίπου στρογγυλεμένα κυστίδια που υπάρχουν παντού στο κυτταρόπλασμα σχηματίζοντας ένα συνεχές σύστημα.

(3) Κάθε σωληνάριο, δεξαμενή ή κυστίδιο αποτελείται από μεμβράνη, η οποία είναι θεωρητικά παρόμοια με τη πλασματική μεμβράνη στη δομή και τη χημική σύνθεση.

(4) Μερικές στέρνες και σωληνίσκοι φέρουν μικρές, σκοτεινές, στρογγυλεμένες και κοκκώδεις δομές, ριβοσώματα, κατά μήκος της επιφάνειάς τους. Αυτό το ενδοπλασματικό δίκτυο ονομάζεται τραχύ ή κοκκώδες E.R. Το ενδοπλασματικό δίκτυο χωρίς ριβοσώματα ονομάζεται λείο ή κοκκώδες ER.

(5) Η κύρια λειτουργία του τραχύ ενδοπλασματικού δικτύου είναι η πρωτεϊνοσύνθεση.

(6) Οι κύριες λειτουργίες του λείου ενδοπλασματικού δικτύου είναι:

(β) Σύνθεση λιπιδίων & ενισχυτικής χοληστερόλης

(γ) Για την κινητοποίηση ιόντων Ca +++ και Mg ++ και (1) γλυκογενόλυσης.

(7) Απουσιάζει στο R.B.C. των θηλαστικών και των προκαρυωτικών κυττάρων.

(8) Και οι δύο τύποι δικτύων παρέχουν μηχανική υποστήριξη, μεταφορά στο κύτταρο, αγωγή νευρικών και ηλεκτρικών παλμών και σχηματισμό πυρηνικής μεμβράνης κατά τη στιγμή της κυτταρικής διαίρεσης.

4. Η ηλεκτρονική μικρογραφία των λυσοσωμάτων:

Αυτή είναι η ηλεκτρονική μικρογραφία του Λυσοσώματος και χαρακτηρίζεται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά.

Αυτές ονομάζονται επίσης σακούλες αυτοκτονίας ή σακούλες θανάτου του κελιού (Εικ. 13 & amp14):

(1) Ανακαλύφθηκαν από τον de Duve (1954).

(2) Είναι σφαιρικά ή ακανόνιστα δεσμευμένα στη μεμβράνη κυστίδια γεμάτα με πεπτικά ένζυμα.

(3) Τα Λυσοσώματα σε ένα κύτταρο εμφανίζονται σε τρεις μορφές, δηλαδή, πρωτογενές λυσοσώμα, δευτερογενές λυσοσώμα και υπολειπόμενο σώμα.

(4) Τα πρωτογενή λυσοσώματα είναι εκκολαπτόμενα λυσοσώματα τα οποία βρίσκονται σε αδρανές στάδιο, το δευτερογενές λυσόσωμα είναι εκείνα που έχουν συγχωνευθεί με φαγοκυτταρικά κυστίδια και έχει απελευθερώσει το ενζυμικό τους περιεχόμενο στο κυστίδιο. Αυτό ονομάζεται επίσης φαγόσωμα. Το υπόλοιπο σώμα είναι αυτό που έχει ολοκληρώσει την πεπτική του λειτουργία και είναι έτοιμο να πεταχτεί έξω από το κύτταρο.

(5) Αναπτύσσονται από το σύμπλεγμα Golgi.

(6) Εκτός από την πέψη, η άλλη λειτουργία τους είναι η αυτοφαγική πέψη κατά τη διάρκεια ακραίας πείνας ή ακραίων τοξικοτήτων.

Προωθούν επίσης:

(δ) Άμυνα ενάντια σε ασθένειες, βακτήρια και ιούς και

(7) Αυτά απουσιάζουν στα RBC θηλαστικών, στα προκαρυωτικά κύτταρα και στα περισσότερα φυτικά κύτταρα.

5. Η ηλεκτρονική μικρογραφία των πλαστίδων:

Πρόκειται για μια ηλεκτρονική μικρογραφία πλαστίδου ή χλωροπλάστης, η οποία αποτελεί αναπόσπαστο συστατικό όλων των φύλλων των πράσινων φυτών και χαρακτηρίζεται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά (Εικ. 15 & ενισχυτής 16):

(1) Μπορεί να έχουν σχήμα σφαιροειδούς, ωοειδούς, αστρικού ή κολάρου και διαφέρουν σε μέγεθος και αριθμό σε διαφορετικά κύτταρα.

(2) Κάθε χλωροπλάστης είναι μια δομή που μοιάζει με σάκο, η οποία αποτελείται από διπλές μεμβράνες που χωρίζονται η μία από την άλλη από τον περιπλαστιδιακό χώρο.

(3) Δύο τύποι διπλών μεμβρανικών ελασμάτων είναι ενσωματωμένοι στην κοιλότητα με στρώμα ή μήτρα:

(α) Μικρότερες πεπλατυσμένες λαμέλες σε σχήμα δίσκου – Τα θυλακοειδή, τοποθετημένα το ένα πάνω στο άλλο σε μια στοίβα – τη γράνα.

(β) Μεγαλύτερες σωληνοειδείς λαμέλες μεταξύ των γκράνα που ονομάζονται πεταλούδες ή κουτάλια που συνδέουν τις παρακείμενες γκράννες.

(4) Η εσωτερική επιφάνεια μεταξύ των δύο μεμβρανών ενός θυλακοειδούς φέρει αμέτρητα κοκκώδη σωματίδια χλωροφύλλης τα Ουαντασώματα.

(5) Τα πλαστίδια έχουν επίσης το δικό τους κυκλικό DNA 55 s – Ριβοσώματα και RNA

(6) Η κύρια λειτουργία του χλωροπλάστη ή του πλαστιδίου είναι να συνθέτει μόρια υδατανθράκων από CO2 + Η2O με χρήση φωτεινής ενέργειας.

6. Η Ηλεκτρονική Μικρογραφία του Πυρήνα:

Αυτή είναι μια ηλεκτρονική μικρογραφία του πυρήνα. (Εικ. 17 & ενισχυτής 18):

(1) Ο πυρήνας ανακαλύφθηκε από τον Μπράουν (1831).

(2) Είναι μια χαρακτηριστική οντότητα σχεδόν όλων των ευκαρυωτικών κυττάρων εκτός από τα ερυθρά αιμοσφαίρια θηλαστικών.

(3) Ο πυρήνας είναι γενικά ένας αλλά μπορεί επίσης να είναι δύο, τέσσερις ή πολλοί.

(4) Κάθε πυρήνας περιβάλλεται από διπλές πυρηνικές μεμβράνες διάτρητες από πολυάριθμους πυρηνικούς πόρους. Κάθε πυρηνική μεμβράνη είναι ακριβώς όπως η μοναδιαία μεμβράνη. Στο εσωτερικό, υπάρχει ένας μεγάλος σκουρόχρωμος πυρήνας και ένα δίκτυο νημάτων χρωματίνης.

(5) Ο πυρήνας είναι υπεύθυνος για όλη τη σύνθεση του ριβοσωμικού RNA και η χρωματίνη (DNA) είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο όλων των μεταβολικών δραστηριοτήτων του κυττάρου καθώς και για όλες τις κληρονομικές δραστηριότητες.

(6) Τα νήματα της χρωματίνης αποτελούνται από διπλό ελικοειδές μόριο DNA που είναι ο φορέας των μονάδων κληρονομικότητας - τα γονίδια.


The Ocean Carries &lsquoMemories&rsquo of SARS-CoV-2

Οι αναμνήσεις που εμείς οι άνθρωποι κωδικοποιούμε και αποθηκεύουμε στα νευρωνικά δίκτυα του εγκεφάλου μας είναι θεμελιώδεις για την ύπαρξή μας ως άτομα και ως συλλογικές κοινωνίες&mdashγια την ανάκληση αυτών των αναμνήσεων, ειδικά σε περιόδους στρες, μπορεί να μας βοηθήσει να προβλέψουμε και να διαμορφώσουμε το μέλλον για το δικό μας ευημερία.


Αλλά δεν είμαστε οι μόνοι που επωφελούμαστε από την ικανότητα να θυμόμαστε, ούτε οι ανθρώπινες μνήμες είναι οι μόνες από τις οποίες μπορούμε να επωφεληθούμε. Τα ζώα σε ένα ευρύ φάσμα παρέχουν σαφείς ενδείξεις διατήρησης της μνήμης και, ίσως παραδόξως, το ίδιο κάνουν και τα φυτά, οι μικροοργανισμοί και τα άψυχα συστήματα (σκεφτείτε, τεχνητή νοημοσύνη), τα οποία δεν διαθέτουν νευρωνικό εγκέφαλο, αλλά μπορούν να λειτουργήσουν μέσα στα δικά τους δίκτυα ως οντότητες με οργανισμό και μνήμη. Σε αυτές τις περιπτώσεις, όπως και στη ζωή των νευρώνων, η μνήμη εκφράζεται μέσω εκκίνησης και ενεργοποίησης γεγονότων που προκαλούν τον οργανισμό ή το σύστημα να ανταποκριθεί με τρόπο που βελτιώνει τη συνολική φυσική κατάσταση.

Σκεφτείτε τώρα τον ωκεανό Γη&rsquos, το κυρίαρχο χαρακτηριστικό του γαλάζιου πλανήτη μας στο βάθος χρόνου και χώρου από το σχηματισμό του πριν από περίπου 4,3 δισεκατομμύρια χρόνια έως το μέγιστο σημερινό του βάθος, σχεδόν 11.000 μέτρων στο Challenger Deep στον Ειρηνικό. Κάθε πτυχή αυτού του τεράστιου ωκεάνιου συστήματος μπορεί να θεωρηθεί ως συγκρατούσα μνήμη, από βραχυπρόθεσμη έως μακροπρόθεσμη, εξατομικευμένη έως συλλογική. Για παράδειγμα, τα κρύα, αλμυρά επιφανειακά νερά σε πολικές περιοχές που βυθίζονται για να σχηματίσουν την υπόλοιπη βαθιά θάλασσα (κρύοι, πυκνοί καταβόθρες νερού) φέρουν τη μνήμη των αρχικών τους αλληλεπιδράσεων με την πολική ατμόσφαιρα&mdashin με τη μορφή μιας μοναδικής υπογραφής θερμοκρασίας/αλατότητας&mdash για χιλιάδες χρόνια, στη διαδικασία διατήρησης του ωκεανού να κυκλοφορεί παγκοσμίως προς όφελος όλης της ζωής στον πλανήτη.

Η χημεία του ωκεανού φέρει επίσης μνήμη της ατμόσφαιρας και του διοξειδίου του άνθρακα (και άλλων αερίων) που έχουν ανταλλάξει τα νερά του με τον αέρα, ο οποίος μπορεί να αποθηκευτεί σε βάθος στη στερεή μορφή ανθρακικού ασβεστίου για δεκάδες έως εκατοντάδες χρόνια, έτοιμο να γίνει επαναδιαλύεται με τη σωστή εκκίνηση ή ενεργοποίηση (ανθρωπογενείς εισροές), στη διαδικασία που βοηθά στη ρύθμιση του εάν ο ωκεανός παραμένει σε ουδέτερο pH ή γίνεται όξινος (πράγμα που μπορεί να βλάψει πολλές μορφές ζωής).

Οι γεωλογικοί σχηματισμοί στον πυθμένα και κάτω από τον πυθμένα σήμερα, ιδιαίτερα εκεί όπου λειτουργούν ηφαιστειακές διεργασίες (σκεφτείτε, υδροθερμικές οπές), κρατούν τις μακροπρόθεσμες αναμνήσεις των αντιδράσεων ζεστού νερού και των αντιδράσεων που μπορεί να έχουν προκαλέσει τις πρώτες αναταραχές ζωής στον πλανήτη και συνεχίζουν να παρέχουν άνθρακα και ενεργειακούς πόρους στη ζωή στον ωκεανό.

Και, φυσικά, σήμερα&rsquos ωκεανός είναι γεμάτος ζωή&mdashπερισσότερη ζωή από ό,τι μπορεί να υποστηρίξει η γη. Και αυτή η ζωή κωδικοποιεί τις μνήμες των προγόνων της και των προηγούμενων ωκεανικών συνθηκών στις γενετικές της πληροφορίες, το DNA και το RNA που κατευθύνει την παραγωγή πρωτεΐνης και των άλλων δομικών στοιχείων της ζωής.

Εγγενής σε όλη αυτή τη ζωή είναι η οντότητα που ονομάζουμε &ldquovirus.&rdquo Δεν είμαστε οι μόνοι που αντιμετωπίζουμε ιογενείς λοιμώξεις και πανδημίες λοιμώδεις ιοί υπάρχουν για κάθε ζωντανό οργανισμό, από τα μικρότερα βακτήρια έως τα μεγαλύτερα θαλάσσια θηλαστικά στον ωκεανό. Ορισμένες λοιμώξεις είναι θανατηφόρες για τον ξενιστή, άλλες ουδέτεροι ή ακόμη και ωφέλιμοι άνθρωποι έχουν έναν αρχαίο ρετροϊό για να ευχαριστήσουν για την εξέλιξη του πλακούντα των θηλαστικών, για παράδειγμα (το τοίχωμα του πλακούντα είναι κατασκευασμένο από μια πρωτεΐνη ρετροϊού).

Οι θανατηφόροι ιοί μπορούν να προκαλέσουν συντριβή ολόκληρων πληθυσμών (σκεφτείτε, αστερίες κατά μήκος της δυτικής ακτής των ΗΠΑ ή φυτοπλαγκτόν ανθίζουν στον ωκεανό), αλλά, κυρίως, μπορούν να ανακάμψουν λόγω γενετικών αναμνήσεων που διατηρεί ένας μεμονωμένος οργανισμός ή το συλλογικό οικοσύστημα. Για να κατανοήσουμε πλήρως την προέλευση του κοροναϊού που έχει εξαπλωθεί στις ανθρώπινες κοινωνίες σε όλο τον κόσμο και μεταμόρφωσε τη φύση της ανθρώπινης υγείας, της κοινωνίας και της συνδεσιμότητας, ανατρέχουμε σε μια πηγή που λίγοι έχουν συζητήσει: τον ωκεανό και τις αναμνήσεις που κρατά.

Διαπιστώνουμε ότι η εξερεύνηση των ωκεάνιων αναμνήσεων, από τις επιστημονικά αποδεδειγμένες έως τις πλούσιες μεταφορικές, δίνει πληροφορίες για αυτήν την πανδημία και τις προκλήσεις του Ανθρωπόκαινου και προτείνει ότι μια τέτοια εξερεύνηση σε ένα ρευστό μέσο που δεν γνωρίζει όρια όπως αυτά που κατασκευάζουμε μπορεί επίσης να μας βοηθήσει να ανακαλύψτε μια αίσθηση ευημερίας, οικειότητας και σύνδεσης που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πιο υγιείς και πιο δίκαιες ανθρώπινες κοινωνίες.

ΙΟΙ RNA

Σε αντίθεση με πολλούς ιούς που κωδικοποιούν τις γενετικές τους πληροφορίες ως DNA, ο ιός SARS-CoV-2 της σημερινής πανδημίας είναι ένας ιός RNA, που βασίζεται μόνο σε γονίδια που κωδικοποιούνται από RNA για να αναλάβει τα κύτταρα ξενιστές που μολύνει και να κατευθύνει τη δική του αναπαραγωγή. Ένας αυξανόμενος όγκος γονιδιακών αποδεικτικών στοιχείων από τη νέα πειθαρχία της paleoviromics δείχνει έναν αρχαίο κοινό πρόγονο για όλους τους ιούς RNA, έναν που προήλθε και αποκλίνονταν γενετικά στον ωκεανό πριν μεταπηδήσει στη στεριά κατά την πρώιμη εξέλιξη των χερσαίων ζώων και φυτών. Αυτή η απόδειξη υποδηλώνει ότι οι ιοί RNA ρίζωσαν στον πλανήτη λίγο μετά τη δημιουργία του ωκεανού για πρώτη φορά, σε περιβάλλοντα που επέτρεψαν αυτό που ονομάζεται «πρωταρχικός κόσμος RNA». ότι οι ιοί RNA έχουν ονομαστεί &ldquorelics&rdquo του αρχέγονου κόσμου RNA. Ο ωκεανός, με τις σύγχρονες σκηνές του πυθμένα της θάλασσας που είναι λείψανα του πρώιμου ωκεανού, διατηρεί έτσι τη μνήμη της παλαιότερης γενεαλογίας ιών RNA, αυτή που τελικά οδήγησε στους κοροναϊούς που μαστίζουν τους ανθρώπους σήμερα.

Πότε εμφανίστηκε ο πρώτος κορονοϊός και ποιοι ήταν οι ξενιστές του; Η απάντηση στο πρώτο μέρος της ερώτησης δεν είναι καλά περιορισμένη, καθώς οι εκτιμήσεις κυμαίνονται από 10 χιλιάδες έως 300 εκατομμύρια χρόνια πριν. Αλλά αυτό το διάστημα περιλαμβάνει μια εποχή που τα πρώτα θηλαστικά συνυπήρξαν με τους δεινόσαυρους (τέλος της Τριασικής περιόδου, περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια πριν) και όταν εμφανίστηκαν μεγάλα και διαφορετικά είδη θηλαστικών μετά τον θάνατο των δεινοσαύρων (κατά την Καινοζωική περίοδο, πριν από 60 εκατομμύρια χρόνια) . Οι νυχτερίδες, που αναγνωρίζονται ως η σημερινή πηγή των περισσότερων κοροναϊών, έχουν παρατηρηθεί σε αρχεία απολιθωμάτων που χρονολογούνται πριν από 50 και 60 εκατομμύρια χρόνια. 


Η απάντηση στο δεύτερο μέρος της ερώτησης απαιτεί ανάλυση του γονιδιωματικού υλικού. Η συγκριτική γονιδιακή αλληλουχία του ιικά απαραίτητου ενζύμου RNA πολυμεράση, που επιτρέπει στον ιό RNA να αναπαραχθεί εντός των κυττάρων-ξενιστών, αποκάλυψε πώς αυτοί οι ιοί έχουν συνεξελιχθεί με τους ξενιστές τους και μετασχηματίζονται επί χιλιετίες, όπως η αλληλουχία DNA έχει αποκαλύψει το ίδιο για τους ξενιστές τους. Οι ιοί RNA στα σημερινά&rsquos σπονδυλωτά δεν διαφέρουν ως προς την αντανάκλαση της εξελικτικής ιστορίας των ξενιστών τους. Η υπερομάδα των ιών RNA του picornavirus, που περιλαμβάνει τον κοροναϊό, είναι αξιοσημείωτη για το ευρύ φάσμα των ξενιστών που μπορούν να μολύνουν οι ιοί του, από μονοκύτταρους πρωτιστές (φυτοπλαγκτόν της επιφάνειας του ωκεανού) έως ασπόνδυλα, σπονδυλωτά και φυτά. Από αυτή την οπτική γωνία, το «άλμα» από ιούς RNA δεν είναι απροσδόκητο.


ΠΟΛΥΤΙΜΑ ΛΑΘΗ ΓΙΑ ΙΟΥΣ

Οι βασικές λειτουργίες αποθήκευσης, κλαδέματος και εκκίνησης των αναμνήσεων που συμβαίνουν σε όλα τα συστήματα & στον ωκεανό, τους ιούς και την ανθρωπότητα & διατηρούν ορισμένες αναμνήσεις ενώ διαγράφουν άλλες, προετοιμάζοντας καλύτερα για το μέλλον. Για τους ιούς, η διατήρηση και η διαγραφή των αναμνήσεων συμβαίνει γενετικά μέσω μιας ενζυματικής διαδικασίας (δράσεις της RNA πολυμεράσης) που είναι επιρρεπής σε λάθη&mdashmutations&mdash κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής. Αυτά τα λάθη οδηγούν σε αναντιστοιχίες γονιδίων που βοηθούν τον ιό να αποφύγει τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή (που αναγνωρίζουν τις μολυσματικές αλληλουχίες και τις απενεργοποιούν) και έτσι επιτρέπουν το εξελικτικό πλεονέκτημα, συμπεριλαμβανομένης της πρόσβασης σε νέους ξενιστές.

Στον ωκεανό, τα πιο γνωστά συστήματα ξενιστών για τους ιούς RNA είναι τα μονοκύτταρα φύκια, ιδιαίτερα τα διάτομα, αλλά και άλλα φυτοπλαγκτόν και πρωτιστές εξυπηρετούν παρόμοια. Καθώς ένας ιός RNA αναπαράγεται εντός του ξενιστή, μεταλλάσσεται 0,01&ndash0,1 τοις εκατό των περιπτώσεων, ποσοστό περίπου χίλιες φορές υψηλότερο από αυτό ενός ιού DNA. Κάθε μολυσμένο κύτταρο, επομένως, παράγει ένα μεταλλαγμένο σύννεφο 1.000&ndash5.000 &ldquoquasispecies&rdquo ιών, που σημαίνει ότι μια μολυσμένη άνθιση φυτοπλαγκτού στον ωκεανό θα γεμίσει με δισεκατομμύρια από αυτά τα μεταλλαγμένα ιικά οιονεί είδη. Οι μοριακές μέθοδοι έχουν επιβεβαιώσει την παρουσία τόσο μεγάλου αριθμού οιονεί ειδών σε πληθυσμούς ιών, συμπεριλαμβανομένων των ωκεανών, και ιδιαίτερα για ιούς RNA με μικρότερα γονιδιώματα (που περιλαμβάνουν κοροναϊούς).

Η ύπαρξη αυτών των μεταλλαγμένων νεφών όχι μόνο αυξάνει τη γενετική ευελιξία των ιών και επομένως την ικανότητά τους να υπερνικούν την αντίσταση του ξενιστή, αλλά επιτρέπει επίσης στους ιούς να μεταπηδούν σε άλλους ξενιστές. Ταυτόχρονα, καλύτερα προετοιμασμένοι ξενιστές και άτομα με γενετικές μνήμες για το πώς να αμυνθούν από τους ιούς και να επιβιώσουν από τη μόλυνση σε επίπεδο πληθυσμού στον ωκεανό, για παράδειγμα, ο εποχιακός κύκλος της ανθοφορίας του φυτοπλαγκτού της άνοιξης συνεχίζεται.

Μπορεί κανείς να εξετάσει το γονιδίωμα της αλληλουχίας οποιουδήποτε ζωντανού οργανισμού και να αναγνωρίσει την παρουσία γονιδίων που εισάγονται από ιούς, ένα μέτρο των προηγούμενων σχέσεων με τους ιούς. Αλλά σε πολλές περιπτώσεις, η σχέση του ιού με τον οικοδεσπότη είναι απλά άγνωστη. Περίπου το 44 τοις εκατό των ανθρώπινων γονιδίων είναι μετατιθέμενα στοιχεία&mdash&ldqujumping γονίδια&rdquo που μπορούν να αλλάξουν θέση σε ένα γονιδίωμα. Ένα αξιοσημείωτο ένα πέμπτο αυτών των γονιδίων, ή το 8 τοις εκατό του ανθρώπινου γονιδιώματος, προέρχεται από ρετροϊούς. Με διαφορά, τα περισσότερα από αυτά τα εμβολιασμένα κομμάτια του είμαστε άγνωστης λειτουργίας Για μας.

Η ζωή δεν ορίζεται απλώς από μοναδικές μονάδες όπως γονιδιώματα ή κύτταρα, αλλά μάλλον από ένα δυναμικό δίκτυο σχέσεων και επικοινωνιών μεταξύ ατόμων, πληθυσμών και των ιών τους, ένα δίκτυο που συνδέει τελικά ολόκληρο τον πλανήτη μας.

Το να ζούμε εν μέσω αυτής της πανδημίας που προκαλείται από τον SARS-CoV-2 έχει προκαλέσει μια παγκόσμια επανεξέταση πολλών πραγμάτων, συμπεριλαμβανομένης της ανθρώπινης υπερσυνδεσιμότητας, των ενισχυμένων τρωτών σημείων που φέρνει και ποιες δραστηριότητες μπορούν να θεωρηθούν απαραίτητες για την ευημερία μας. Καθώς πλοηγούμαστε σε αυτήν την πανδημία, μακροχρόνια κοινωνικά κινήματα, όπως το Κίνημα για τις Ζωές των Μαύρων, έχουν ξεσπάσει σε μια ευρύτερη παγκόσμια συνείδηση ​​παρουσιάζοντας κοινά θέματα ακόμη και εν μέσω διαφορετικών συνθηκών. Οι διαδραστικές σχέσεις μεταξύ της εξάπλωσης ενός ιού και των κινημάτων για κοινωνική δικαιοσύνη μπορεί να είναι περίπλοκες, αλλά δεν είναι ασήμαντες.

Η ωκεάνια προέλευση του πρώιμου ιού RNA μάς προσφέρει επομένως τόσο μια βαθύτερη επιστημονική κατανόηση της συμπεριφοράς του SARS-CoV-2, όσο και έναν ανοιχτό χώρο για δημιουργική έρευνα: Πώς μπορεί η τρέχουσα ταχεία κοινωνική εξέγερση και μεταμόρφωση να μιμηθεί αυτή την πρώιμη, ακατάστατη, αρχέγονη Κόσμος RNA, όπου η ανταλλαγή πληροφοριών ήταν ανεξέλεγκτη και όπου οι μεγάλες αλλαγές προέρχονταν από απροσδόκητες πηγές;

ΑΠΟΣΤΑΣΕΙΣ ΩΚΕΑΝΙΩΝ

Οι μικροοργανισμοί που γεμίζουν τον ωκεανό, από τα μικρότερα (λιγότερο από ένα μικρόμετρο) θαλάσσια βακτήρια έως τα μεγαλύτερα διάτομα (έως 200 μικρόμετρα) και άλλα φυτοπλαγκτόν που δημιουργούν άνθη σε εκτεταμένες περιοχές του ωκεανού (ορατοί από δορυφόρους), είναι γνωστοί. για εντατικές σχέσεις με τους δικούς τους ιούς τα μικρόβια είναι πιο εύκολο να μελετηθούν από τα σπονδυλωτά. Όχι μόνο υποφέρουν από ιογενείς &ldquopandemies&rdquo που συντρίβουν έναν πληθυσμό όταν γίνεται πολύ πυκνός (στο τέλος μιας άνθισης, για παράδειγμα), αλλά έχουν επίσης αποκτήσει πολλά βοηθητικά γονίδια, γνωστά ως βοηθητικά μεταβολικά γονίδια, από τις ιικές τους σχέσεις&mdashgenes που διατηρούνται από τον οικοδεσπότη για βελτιωμένη φυσική κατάσταση.

Αυτή η ανταλλαγή γονιδιακών πληροφοριών αντιπροσωπεύει μόνο ένα στοιχείο των εξαιρετικά εξελιγμένων συστημάτων επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται από τα θαλάσσια βακτήρια, ειδικότερα, για να ανταλλάξουν πληροφορίες και να ρυθμίσουν τις δραστηριότητές τους, επιτυγχάνοντας μεγάλο μέρος του βιογεωχημικού κύκλου (και της διαμεσολάβησης της ρύπανσης) που έχει συμβεί σε όλη την έκταση. της ιστορίας των ωκεανών&rsquos.

Αυτή η μικροβιακή ζωή στον ωκεανό έχει όρια στην υπερσυνδεσιμότητά της ή στη δραπέτη δικτύωσή της. Τα θαλάσσια βακτήρια ζουν και πεθαίνουν σε μια ισορροπία που υπαγορεύεται από τους διαθέσιμους διατροφικούς πόρους και τους πιθανούς θηρευτές, ιδιαίτερα τους ιούς μολυσματικούς παράγοντες, όλα εξαρτώμενα από τη διάχυση μέσω του υγρού μέσου του θαλασσινού νερού. Αυτή η ισορροπία διατηρείται εν μέρει μέσω της συνεργατικής χημικής σηματοδότησης μεταξύ βακτηριακών γειτόνων, μια μορφή κοινωνικής επικοινωνίας που ονομάζεται &ldquoquorum sensing&rdquo από τους μικροβιολόγους. Όταν η πυκνότητα των βακτηρίων γίνει αρκετά υψηλή ώστε τα χημικά τους σήματα να φτάσουν το ένα στο άλλο και να επηρεάσουν τις σφαίρες διάχυσης (περίπου 10 μικρόμετρα από την επιφάνεια του κυττάρου ή 10 φορές τη διάμετρό της), τότε τίθεται σε ισχύ η ανίχνευση απαρτίας. Με την απαρτία να επιτυγχάνεται και να γίνεται αντιληπτή, οι κοινότητες δικτυακών βακτηρίων σταματούν την ανάπτυξή τους και αλλάζουν ταχύτητα σε άλλες στρατηγικές ζωής, συμπεριλαμβανομένης της προσκόλλησης σε μια επιφάνεια ή της αδράνειας, που θυμίζει τις στρατηγικές των τελευταίων μηνών.

Ο ωκεανός μπορεί επομένως να θεωρηθεί ως το αρχικό κοινωνικό μέσο, ​​και τα θαλάσσια βακτήρια ως έχοντα εξαιρετικά εξελιγμένες κοινωνικές πρακτικές ανταλλαγής μηνυμάτων σε επίπεδο κοινότητας που οδηγεί σε φυσική απόσταση. Αυτό το ωκεάνιο στυλ φυσικής απόστασης επιτρέπει στις κοινότητες να είναι «έξυπνες» τόσο σχετικά με τη χρήση πόρων όσο και με την ασφάλεια από ιούς, καθώς η ιογενής μόλυνση απαιτεί επαφή και ο ρυθμός επαφής μειώνεται καθώς πέφτει η πυκνότητα του οργανισμού.

Οι φορητοί οικοδεσπότες όπως εμείς, και οι οικοδεσπότες νυχτερίδων πριν από εμάς, είναι οι μεταφορικές θάλασσες και οι ωκεανοί στους οποίους επιμένουν ιοί όπως ο SARS-CoV-2. Προκειμένου να έρθουν σε επαφή με τον επόμενο οικοδεσπότη, πρέπει να κάνουν μια βόλτα με τις μικροσκοπικές σταγόνες της θάλασσας&mdashaerosols&mdasht που οι άνθρωποι εκπνέουν ή βήχουν. Με αυτόν τον τρόπο, αυτοί οι ιοί ενσωματώνονται μέσα στα ίδια ρευστά δίκτυα ενός ατόμου, συνδεδεμένα με τα δικά του κύτταρα, αλλά μπορούν να επεκταθούν σε άλλους ανθρώπινους χώρους μέσω σχέσεων, τυχαίων συναντήσεων και άλλων επικοινωνιών. Όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούν μια σειρά εργαλείων για να επικοινωνούν σε μοριακό επίπεδο, με τη χημεία (όπως στην ανίχνευση απαρτίας) να χρησιμεύει για την επίτευξη αυτής της μεταβολικής &διπλωματίας&rdquo πέρα ​​από τα όρια των οικοτόπων. Συνήθως μια ατελείωτη ροή επικοινωνιών παρέχει μια γενική αίσθηση ισορροπίας, αλλά μπορεί να εμφανιστούν ανισορροπίες ή ανωμαλίες στο δίκτυο, απαιτώντας &ldquoδιόρθωση.&rdquo.

Μερικές φορές η διόρθωση οδηγεί σε χαοτική συμπεριφορά, όπως στο άλμα του κορωνοϊού από τις νυχτερίδες στους ανθρώπους και οι επαναστατικές σχέσεις έδειξαν ότι τέτοια άλματα επιτρέπονται από λάθη που επέτρεψαν τη μόλυνση ενός νέου ξενιστή. Το χάος αντιπροσωπεύει τη δημιουργία μιας νέας μνήμης, η οποία θα μεταβεί πιθανώς τόσο στο ιικό όσο και στο ανθρώπινο γονιδίωμα, προς μια νέα ισορροπία. Καθώς οι άνθρωποι πέφτουν προς μια νέα κοινωνική ισορροπία, με τους νόμους και την κοινή γνώμη να μεταλλάσσονται γρήγορα, ο ιός συνεχίζει να διασχίζει και να αλλάζει μέσα στα ανθρώπινα σώματα.

ΟΙ ΩΚΕΑΝΟΙ ΜΑΣ, ΑΥΤΟΣ Ο ΙΟΣ, ΑΥΤΗ Η ΣΤΙΓΜΗ

Ο ανθρώπινος θάνατος αυτής της πανδημίας είναι καταστροφικός. Αυτός ο ιός έχει εκθέσει και ενισχύει τις υπάρχουσες κοινωνικές ανισότητες, καθώς και τις επιπτώσεις της ανθρώπινης καταπάτησης στη βιόσφαιρα της Γης. Αλλά καμία πράξη αμέλειας δεν δημιούργησε αυτή την πανδημική συλλογική ανθρώπινη συμπεριφορά.

Ο SAR-CoV-2 είναι απλώς ένας ιός που συμπεριφέρεται σαν ιός, εκθέτοντας και ενισχύοντας υπάρχουσες πτυχές της κατανεμημένης ζωής αυτής της στιγμής: μια υψηλή πληθυσμιακή πυκνότητα ανθρώπων που είναι υπερσυνδεδεμένος και ικανός να διαδίδει κρυφά την εξάπλωση του ιού, με επιπτώσεις που μπορεί να μην είναι αναγνωρίσιμο για εβδομάδες. Παρά την πανταχού παρούσα πολεμική ρητορική γύρω από την πανδημία, ο SAR-CoV-2 δεν είναι πολεμιστής, είναι ένας ιός που αναζητά ένα μέσο για να συνεχίσει να εξελίσσεται. Ο συγκεκριμένος κορονοϊός απλώς εκμεταλλεύτηκε ανθρωπογενείς γέφυρες που συνδέουν προηγουμένως σταθερούς, απομονωμένους οικοτόπους, διαταράσσοντας την υπάρχουσα ισορροπία με τρομερές συνέπειες για την ανθρωπότητα.

Ταυτόχρονα, η αρχική ησυχία της ανθρώπινης δραστηριότητας καθάρισε τον αέρα και προκάλεσε μια αξιοσημείωτη εμφάνιση άγριας ζωής. Για μερικούς, επανενεργοποίησε επίσης μια μεμονωμένη χωρητικότητα που διαφορετικά αποφεύγει ο υπερσυνδεδεμένος κόσμος: ακούγοντας στην πλούσια ταπετσαρία του τραγουδιού των πουλιών, στις συστημικά σιγασμένες φωνές, στις οικολογικές δυνατότητες μιας ατομικής δράσης.

Καθώς ο νέος κοροναϊός γίνεται πιο οικείος στο ανθρώπινο σώμα, προσφέρει μια ανάμνηση της βαθιάς σύνδεσης που έχει η ανθρώπινη εξέλιξη και η ζωή και η ζωή του ανθρώπου με την πρώιμη ιστορία των ωκεανών. Μπορεί μια κοινή εστίαση στην εμφάνιση παγιωμένων αναμνήσεων της ανθρώπινης εξέλιξης, του συστημικού ρατσισμού και του τραύματος σε μεμονωμένες ζωές που χάθηκαν να κινητοποιήσουν την ανθρωπότητα προς τη συλλογική αλλαγή που έχει υπόψη την ιστορία και την οικολογία μας;

Υπάρχει τρόπος να ψάξουμε&mdashμεμονωμένα και συλλογικά&mdashγια τρόπους να αλλάξουμε το παράδειγμα από το &ldquoεγώ προς το οικο” Από χωρισμένους ανθρώπους, φοβισμένους ο ένας για τον άλλον και τη φύση, σε μια οικολογικά μπερδεμένη αίσθηση του εαυτού; Και τι θα συναντήσει σε μια τέτοια αναζήτηση; Pruned memories, lost archives, oceanic embedded histories that have largely escaped awareness? Like ocean memory itself, metaphor and scientific precision need not be in contradiction. Invoking ocean memory as a guide towards thoughtful interconnectivity might make all the difference to how we interpret past events to anticipate the future, shape new memories to serve that future, and survive our own Anthropocene.

The authors of this essay include John Baross, Peter Bradley, Lisa D'Amour, Jody Deming, Mandy Joye, Daniel Kohn, Christine Lee, Rebecca Rutstein, Heather R. Spence, Monique Verdin, Timothy Weaver, Anya Yermakova.

ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟΥΣ ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ

The Ocean Memory Project, supported by a grant from the National Academies Keck Futures Initiative, is composed of researchers from a diversity of disciplinary and cultural practices and points of view. The project connects by asking how and what the ocean remembers, acknowledging that memory, far from being a purely human trait, is a fundamental feature of many systems and of life itself.


Microbes as Metabolic Engines

The majority of life on earth relies on energy obtained from the sun’s rays, either directly through photosynthesis or by consuming a photosynthetic organism and its stored energy. Photosynthesis is a series of chemical reactions that takes the energy from the sun and converts it into a form of energy that cells can use. While many microbes partake in this method for acquiring energy, some live in environments where sunlight cannot reach. In the depths of the ocean, light only penetrates down to 650 feet (200 meters) and some microbes live deep within the sediments. Yet even in the deepest and darkest areas of the ocean they are able to survive. Most microbes subsist off of falling bits of organic material (decaying bodies, food scraps, waste) that come from surface waters, but select others have developed novel ways to produce energy. Instead of sunlight, these specialized organisms obtain energy through chemical reactions, a process called chemosynthesis. All chemosynthetic microbes use chemical reactions to obtain energy, but the chemicals they use differ from species to species based upon the location where they live and what chemicals are available.

Power from the Sun

Scientists use satellite images of the ocean to estimate chlorophyll concentrations in the water. (NASA, Robert Simmon and Jesse Allen)

Carbon is one of the main building blocks of life. All organisms need it to build molecules in their body, including humans. But carbon molecules come in many forms and only certain ones can be used by living things. Carbon dioxide, for example, must be transformed by an organism in order to be used as a building block within a living body. This is often done through photosynthesis, a process that also releases oxygen, but microbes can also accomplish this feat through other chemical reactions. Microbes are amazing carbon transformers and play a critical role in shuttling carbon within the ocean food web. By taking up carbon dioxide from the atmosphere, marine microbes also play a critical role in regulating the earth's climate.

Not all carbon is the same. In fact, the majority of carbon in the environment is locked away in unusable forms. For example, for most organisms, the carbon in carbon dioxide cannot be processed. Marine microbes play an important role in taking carbon dioxide from the atmosphere and transforming it into new carbon molecules called carbohydrates, often known as “carbs”. These carb molecules can then be used as building blocks within the body. This process occurs during photosynthesis—the energy from the sun powers the carbon transformation. Cyanobacteria in the ocean, such as Procholorococcus και Συνεχόκοκκος, are responsible for almost half of the photosynthesis on Earth! Organisms that can’t photosynthesize obtain their carbon when they eat a photosynthesizer or other creatures that ate photosynthesizers.

Recycling Machines

The majority of microbes, however, tap into a source of carbon readily within reach rather than produce their own.

Invisible to the naked eye, molecular pieces of proteins, lipids, carbohydrates, and nucleic acids (DNA and RNA) drift throughout the water column. Collectively referred to as dissolved organic material (DOM), these molecules are too small for the average consumer to consume but are perfect sources of fuel for bacteria. By consuming the molecules, bacteria are reintroducing critical energy back into the food web when slightly larger creatures, like krill, eat the bacteria.

Copepods are a type of zooplankton that contribute to "sloppy feeding." (R. Hopcroft, UAF, Hidden Ocean 2005 NOAA)

How do the dissolved molecules exist in the first place? Contrary to what is often illustrated in simple food webs, a good chunk of a meal is wasted by the consumer. Ocean creatures are very inefficient when it comes to eating. Tiny zooplankton chew through phytoplankton and lose much of what they aim to eat. Instead of being consumed, some of the phytoplankton are ripped apart by munching jaws and the cellular innards are released into the open ocean where they become suspended in the water column as DOM. Scientists refer to this process as “sloppy feeding.”

In another process, single-celled protists, like the paramecium, contribute to dissolved organic material when they excrete their waste. After engulfing a phytoplankton in a digestive sack called a food vacuole, the paramecium will use all the nutrients, leaving waste and digestive proteins behind. Once the nutrients have been absorbed, the vacuole fuses with the outer membrane and expels the leftover contents. About 25 percent of ingested carbon is eventually expelled as waste. As the saying goes, “one [wo]man’s trash is another [wo]man’s treasure,” and so the bacteria use what the paramecium has deemed unusable as a source of fuel.

A sample of cyanophages (viruses that attack bacteria) glow from a stain in this magnified image. (Matthew Sullivan, Chisholm Lab, MIT)

But the largest source of DOM comes from the death of phytoplankton cells due to viruses. The majority of marine viruses operate through the lytic cycle, a process that causes the host cell to lyse, or burst. Once a virus infects a host phytoplankton cell it replicates itself using the cell’s genetic machinery. The host cell then dies, expelling its inner contents, including the newly grown viruses, into the ocean. Every day, about 20 to 40 percent of marine microbes are infected by viruses.

Not only do microbes get a nutritious feast when they eat DOM, they are also serving a critical role in the environment. Microbes clean up this ocean waste, and if it weren’t for microbes the ocean would be mostly full of decay. The microbial loop is so important, scientists view it as the microbes’ most essential ecological role.

Transformational Power

Instead of sunlight, specialized organisms can obtain energy through chemical reactions, a process called chemosynthesis. All chemosynthetic microbes use chemical reactions to obtain energy, but the chemicals they use differ from species to species based upon the location where they live and what chemicals are available.

Ανθρακας

The ripe smell of dead and decaying matter is the stuff of life for some archaea. The production of odorous methane, a carbon-based molecule, by these microbes is a last-ditch effort to use the remaining bits of decaying matter that no other microbes can use to produce energy. These microbes are methanogenic archaea, and they have devised a way to drive energy production with the less-desired leftover carbon-based molecules. These unique archaea chemically transform hydrogen and carbon dioxide into methane to produce energy in a special process called methanogenesis. Methane production by microbes mostly occurs in swampy, waterlogged wetlands, but can happen anywhere oxygen is limited and there is plenty of decaying matter to pull carbon from.

Coastal wetlands are one ecosystem where methane-producing microbes thrive. (Kelly Fike/USFWS)

One such hydrogen-rich environment includes hydrothermal vents. Methanopyrus kandleri και Methanocaldococcus are heat-loving species of Archaea that make their home by hydrothermal vents where they have ample access to hydrogen gas, which they convert to methane. Methanocaldococcus was first discovered at the base of a white smoker in the middle of the Pacific Ocean while Methanopyrus kandleri has been isolated from hydrothermal sediments at Kolbeinsey Ridge off the coast of Iceland and the Guaymas Basin in the Gulf of California. In the laboratory Methanopyrus kandleri cells can even divide at 122°C, the highest temperature known to be compatible with microbial growth, though it grows best at 98°C. Methanopyrus translates to “methane fire.”

While for some microbes, methane is a waste product, for others methane is their source of energy. Both archaea and bacteria are known to break down methane in the process of producing energy. About a half mile beneath the glaciers of Antarctica lies a lake that is teeming with microbes. A subset of these microbes are methanogens that live in the lakebed soil and feed off of the decaying plant and animals that were trapped in sediments millions of years ago. Surprisingly, there is very little methane in the lake water. That’s because a methane-eating bacteria is consuming more than 99 percent of the methane produced in the lake sediments.

Microbial fungi can also play an important role in breaking down complex carbon molecules that are locked away in dead plant and animal carcasses. The fungi secrete special compounds into the environment that then break apart the complex structures. Often, carbon dioxide is released, providing other marine organisms with an essential resource. In deep seafloor environments, fungi can be a dominant presence in the microbial community and play an essential role in recycling carbon.

Sulfur

These riftia tubeworms rely on microbes that produce energy using the hydrogen sulfide spewing from the hydrothermal vent. (NOAA)

For many organisms, including humans, oxygen is required in the production of energy. That is why we breathe in oxygen. But in places where there is no oxygen, microbes have a way to make ends meet—they turn to sulfur molecules. The molecule sulfate fills the same role as oxygen in the production of energy.

The use of sulfur is particularly important near hydrothermal vents, deep ecosystems lacking any sunlight, which often spew hydrogen sulfide into the surrounding ocean water. The superheated “black smoker” vents that get their color from various minerals provide microbes a source of hydrogen sulfide, a molecule that—when paired with oxygen—releases energy. Entire ecosystems that include worms, crabs, and fish rely on the ability of these microbes to produce energy from the sulfur compounds. Other microbes near vents get their energy from hydrogen gas and produce hydrogen sulfide from sulfur compounds spewing from the vents. At a unique system near the West Mata volcano off the coast of Samoa it is believed that the mats of microbes that cover the ocean floor around the volcano get their energy from yet another form of sulfur called white sulfate.

Αζωτο

About 78 percent of the atmosphere is nitrogen gas. And, yet, for most living things that require nitrogen to survive this is a problem. Gaseous nitrogen is impossible for most phytoplankton to process. It’s the same concept as a thirsty, marooned sailor surrounded by an ocean of seawater—water, water everywhere but not a drop to drink. Just like humans require freshwater to survive, the majority of phytoplankton require nitrogen in the form of chemical ammonium (NH4+) or nitrate (NO3-). Bacteria are able to transform gaseous nitrogen into usable forms through a series of chemical reactions. The process of turning gaseous nitrogen from the air to ammonium is called nitrogen fixation.

Trichodesmium is a filamentous cyanobacterium responsible for much of the nitrogen fixation in the ocean. When they grow in number they can be seen from above. (texaus1, Flickr)

Bacteria and archaea are also critical for the recycling of nitrogen from dead organisms. When organisms like fish or algae die, the nitrogen within their bodies is locked away in the form of proteins. Special bacteria and archaea take the nitrogen from the protein and transform it into ammonium. Some microbes will take it several steps further to create nitrate, a process called nitrification. Since most bacteria and phytoplankton prefer ammonium and nitrate, the nitrogen stored in the proteins must go through these transformation processes before it can be reintegrated into the food web.

But some bacteria and archaea are able to directly convert ammonium into nitrogen gas. These are the same microbes found in wastewater treatment plants. Often, oxygen is a key component for energy production, (humans and other animals breath in oxygen for its use in cellular respiration) but in a world void of oxygen, these bacteria turn to alternative materials. In 1999, scientists discovered a bacterial process called anammox (short for anaerobic ammonium oxidation) where the bacteria were breaking down ammonium to produce energy. But during this conversion process, the microbes produce a nasty chemical also found in rocket fuel called hydrazine that they then must lock away in special, fortified compartments. Bacteria that rely on anammox are also extremely slow growers, only doubling every 14 days. Cyanobacteria that gain their energy from the sun can double in a single day, and bacteria in a human’s gut double every 20 minutes!

For other microbes who live in environments with limited oxygen, nitrate (NO3-) is used in place of oxygen to produce energy. This is a process called denitrification. During the breakdown of nitrate the microbes produce nitrogen gases including nitrous oxide (N2O), nitric oxide (NO), and pure nitrogen gas (N2), which then float up into the atmosphere. The newly produced nitrogen gas is now recycled and readily available for nitrogen fixating microbes to use for their own energy production.

Limiting Nutrients

In order for microbes to grow they need several key nutrients, including iron. Iron is a critical mineral used in photosynthesis, respiration, and nitrogen fixation. While on land iron is one of the most abundant elements, in the ocean it is rarely found. Whatever iron makes its way to the ocean originally had to come from land—the majority comes from dust particles blown out over the ocean by strong winds or as sediment swept out by rivers. With little iron around, microbes have evolved to become efficient iron hoarders, and secrete special molecules that grab onto passing iron particles. Microbial growth, therefore, is often limited by the amount of iron in the ocean.

Phosphorous is another limiting nutrient that organisms need to live. It is a critical component of DNA and many proteins. But in the ocean phosphorous is often scarce. Like iron, the main source of phosphorous comes from land. In the Sargasso Sea, many microbes in the water column have evolved ways to limit their phosphorous use. Some have adapted to use sulfur instead of phosphorous to build proteins, reserving the phosphorous for building DNA. It is also common in areas of the ocean with low amounts of phosphorous for microbes to have small genomes—if the key building block for DNA is scarce then it is beneficial to have little DNA. Microbes have also developed ways to become efficient phosphorous consumers and make special molecules that are especially good at grabbing phosphorous.


Σχετικοί Όροι Βιολογίας

  • Απόπτωση – Programmed cell death that occurs in multicellular organisms, preceded by distinct changes to the morphology and biochemistry of the cell. Common during development and also used to prevent disease.
  • Endosymbionts – Organisms that live within other organisms.
  • Motor Proteins – Proteins that function as molecular motors, converting chemical energy to mechanical energy, while moving along a suitable surface.
  • Upregulation – In genetics, refers to an increase in the number of RNA transcripts produced off a gene. Can also refer to the increase in the number of receptors found on a cell surface.

1. Which of these is a function of mitochondria?
ΕΝΑ. ATP and GTP generation
ΣΙ. Κυτταρική διαίρεση
ΝΤΟ. Transmission of nuclear genetic material
ΡΕ. Ολα τα παραπανω

2. Which of these statements is true about intracellular transport?
ΕΝΑ. Motor proteins called kinesins carry the synaptic vesicles along an actin-based pathway
ΣΙ. Centrosomes are important in the segregation of chromosomes during cell division
ΝΤΟ. Smooth endoplasmic reticulum is involved in the synthesis and secretion of proteins
ΡΕ. Ολα τα παραπανω

3. Why does nuclear import and export need to be tightly regulated?
ΕΝΑ. Can influence gene expression
ΣΙ. Can induce cell division or apoptosis
ΝΤΟ. Can change the protein content of the cell
ΡΕ. Ολα τα παραπανω


Δες το βίντεο: 61. Δοκιμάστε το STOPZilla για αφαίρεση ιών (Νοέμβριος 2022).