درجات الحرارة المرتفعة ضارة لجميع الكائنات الحية تقريبًا. إن زيادة درجة حرارة البيئة إلى +50 درجة مئوية كافية تمامًا للتسبب في اضطهاد وموت مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. لا داعي للحديث عن ارتفاع درجات الحرارة.

يعتبر حد انتشار الحياة علامة درجة حرارة +100 درجة مئوية ، حيث يحدث تمسخ البروتين ، أي تدمير بنية جزيئات البروتين. لفترة طويلة كان يعتقد أنه لا توجد مخلوقات في الطبيعة من شأنها أن تتحمل بهدوء درجات حرارة في النطاق من 50 إلى 100 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإن الاكتشافات الحديثة للعلماء تقول خلاف ذلك.

أولاً ، تم اكتشاف بكتيريا تكيفت مع الحياة في الينابيع الحارة مع درجة حرارة مياه تصل إلى +90 درجة مئوية. في عام 1983 حدث اكتشاف علمي كبير آخر. قامت مجموعة من علماء الأحياء الأمريكيين بدراسة مصادر المياه الحرارية المشبعة بالمعادن الموجودة في قاع المحيط الهادئ.

على غرار المخاريط المقطوعة ، يقع المدخنون السود على عمق 2000 متر ، ويبلغ ارتفاعهم 70 مترًا ، وقطر القاعدة 200 متر ، ولأول مرة ، تم اكتشاف مدخنين بالقرب من جزر غالاباغوس.

يقع هؤلاء "المدخنون السود" في أعماق كبيرة ، كما يسميهم الجيولوجيون ، ويمتصون الماء بفاعلية. يتم تسخينه هنا بسبب الحرارة القادمة من المادة الساخنة العميقة للأرض ، وتصل إلى درجة حرارة تزيد عن +200 درجة مئوية.

لا تغلي المياه في الينابيع فقط لأنها تحت ضغط مرتفع ومخصبة بالمعادن من أحشاء الكوكب. عمود من الماء يرتفع فوق "المدخنين السود". الضغط الناتج هنا ، على عمق حوالي 2000 متر (وأكثر من ذلك بكثير) ، هو 265 ضغط جوي. في مثل هذا الضغط العالي ، حتى المياه المعدنية لبعض المصادر ، والتي تصل درجة حرارتها إلى +350 درجة مئوية ، لا تغلي.

نتيجة للاختلاط بمياه المحيط ، تبرد المياه الحرارية بسرعة نسبيًا ، لكن البكتيريا التي اكتشفها الأمريكيون في هذه الأعماق تحاول الابتعاد عن الماء البارد. تكيفت الكائنات الحية الدقيقة المذهلة لتتغذى على المعادن الموجودة في تلك المياه التي يتم تسخينها إلى +250 درجة مئوية. درجات الحرارة المنخفضة لها تأثير محبط على الميكروبات. بالفعل في الماء مع درجة حرارة حوالي +80 درجة مئوية ، تتوقف البكتيريا ، على الرغم من بقائها على قيد الحياة ، عن التكاثر.

لا يعرف العلماء بالضبط سر التحمل الرائع لهذه الكائنات الحية الصغيرة ، التي تتسامح بسهولة مع التسخين إلى درجة انصهار القصدير.

شكل الجسم للبكتيريا التي تسكن المدخنين السود غير صحيح. غالبًا ما تكون الكائنات الحية مجهزة بنواتج طويلة. تمتص البكتيريا الكبريت وتحوله إلى مادة عضوية. شكلت Pogonophores و vestimentifera تعايشًا معهم لتناول هذه المادة العضوية.

كشفت الدراسات البيوكيميائية الدقيقة عن وجود آلية وقائية في الخلايا البكتيرية. يتم تغليف جزيء مادة وراثة الحمض النووي ، الذي يتم تخزين المعلومات الجينية عليه ، في عدد من الأنواع بطبقة من البروتين تمتص الحرارة الزائدة.

يشتمل الحمض النووي نفسه على محتوى مرتفع بشكل غير طبيعي من أزواج الجوانين والسيتوزين. في جميع الكائنات الحية الأخرى على كوكبنا ، يكون عدد هذه الارتباطات داخل الحمض النووي أقل بكثير. اتضح أن الرابطة بين الجوانين والسيتوزين يصعب تدميرها بالتسخين.

لذلك ، فإن معظم هذه المركبات تخدم ببساطة الغرض من تقوية الجزيء وعندها فقط الغرض من ترميز المعلومات الجينية.

الأحماض الأمينية هي مكونات جزيئات البروتين ، حيث يتم الاحتفاظ بها بسبب الروابط الكيميائية الخاصة. إذا قارنا بروتينات بكتيريا أعماق البحار ببروتينات الكائنات الحية الأخرى المماثلة من حيث المعلمات المذكورة أعلاه ، فقد تبين أن هناك روابط إضافية في بروتينات الميكروبات عالية الحرارة بسبب الأحماض الأمينية الإضافية.

لكن الخبراء على يقين من أن سر البكتيريا ليس في هذا على الإطلاق. خلايا التسخين في حدود +100 - 120 درجة مئوية كافية تمامًا لإتلاف الحمض النووي المحمي بواسطة الأجهزة الكيميائية المدرجة. هذا يعني أنه يجب أن تكون هناك طرق أخرى داخل البكتيريا لتجنب تدمير خلاياها. يشتمل البروتين الذي يتكون منه السكان المجهريون في الينابيع الحرارية على جزيئات خاصة - أحماض أمينية من النوع الذي لا يوجد في أي مخلوق آخر يعيش على الأرض.

تتمتع جزيئات البروتين في الخلايا البكتيرية ، التي تحتوي على مكونات واقية (مقوية) خاصة ، بحماية خاصة. يتم ترتيب الدهون ، أي الدهون والمواد الشبيهة بالدهون ، بشكل غير عادي. جزيئاتهم عبارة عن سلاسل مدمجة من الذرات. أظهر التحليل الكيميائي للدهون للبكتيريا ذات درجة الحرارة العالية أن سلاسل الدهون متشابكة في هذه الكائنات ، مما يعمل على زيادة تقوية الجزيئات.

ومع ذلك ، يمكن فهم بيانات التحليلات بطريقة أخرى ، وبالتالي فإن فرضية السلاسل المتشابكة لا تزال غير مثبتة حتى الآن. ولكن حتى لو أخذناها كبديهية ، فمن المستحيل شرح آليات التكيف مع درجات حرارة تصل إلى +200 درجة مئوية بشكل كامل.

لم تستطع الكائنات الحية الأكثر تطوراً تحقيق نجاح الكائنات الحية الدقيقة ، لكن علماء الحيوان يعرفون العديد من اللافقاريات وحتى الأسماك التي تكيفت مع الحياة في المياه الحرارية.

من بين اللافقاريات ، أولاً وقبل كل شيء ، من الضروري تسمية مجموعة متنوعة من سكان الكهوف الذين يسكنون خزانات تغذيها المياه الجوفية ، والتي يتم تسخينها بواسطة الحرارة الجوفية. هذه في معظم الحالات هي أصغر الطحالب وحيدة الخلية وجميع أنواع القشريات.

ينتمي الورم الحراري الحراري ، وهو ممثل لقشريات متساوية الأرجل ، إلى عائلة كرويات الأرجل. يعيش في أحد الينابيع الساخنة في سوكورو (نيو مكسيكو ، الولايات المتحدة الأمريكية). يبلغ طول القشرة 0.5-1 سم فقط ، وتتحرك على طول الجزء السفلي من المصدر ولها زوج واحد من الهوائيات المصممة للتوجيه في الفضاء.

تتكيف أسماك الكهف مع الحياة في الينابيع الحرارية ، وتتحمل درجات حرارة تصل إلى +40 درجة مئوية. من بين هذه المخلوقات ، من أبرزها بعض أنواع الكارب التي تعيش في المياه الجوفية لأمريكا الشمالية. تبرز Cyprinodon macularis بين أنواع هذه المجموعة الواسعة.

هذه واحدة من أندر الحيوانات على وجه الأرض. تعيش مجموعة صغيرة من هذه الأسماك الصغيرة في ينبوع ساخن يبلغ عمقه 50 سم فقط ، ويقع هذا النبع داخل كهف الشيطان في وادي الموت (كاليفورنيا) ، وهو أحد أكثر الأماكن الجافة والحارة على هذا الكوكب.

قريب من Cyprinodon ، لم تتكيف العين العمياء مع الحياة في الينابيع الحرارية ، على الرغم من أنها تعيش في المياه الجوفية للكهوف الكارستية في نفس المنطقة الجغرافية داخل الولايات المتحدة. يتم تخصيص الأنواع المكفوفين والأنواع ذات الصلة لعائلة المكفوفين ، في حين يتم تخصيص السيبرينودون لعائلة منفصلة من أسنان المبروك.

على عكس سكان الكهوف الأخرى شبه الشفافة أو الكريمية اللبنية ، بما في ذلك أنواع الكارب الأخرى ، يتم طلاء الكارب باللون الأزرق الفاتح. في الماضي ، تم العثور على هذه الأسماك في عدة مصادر ويمكن أن تتحرك بحرية عبر المياه الجوفية من خزان إلى آخر.

في القرن التاسع عشر ، لاحظ السكان المحليون أكثر من مرة كيف استقرت السيبرينودون في البرك التي نشأت نتيجة لملء الأخاديد من عجلة العربة بالمياه الجوفية. بالمناسبة ، لا يزال من غير الواضح حتى يومنا هذا كيف ولماذا تشق هذه الأسماك الجميلة طريقها مع الرطوبة الجوفية من خلال طبقة من التربة الرخوة.

ومع ذلك ، فإن هذا اللغز ليس هو اللغز الرئيسي. ليس من الواضح كيف يمكن للأسماك أن تتحمل درجات حرارة تصل إلى +50 درجة مئوية. مهما كان الأمر ، فقد كان تكيفًا غريبًا ولا يمكن تفسيره ساعد عائلة Cyprinodons على البقاء. ظهرت هذه المخلوقات في أمريكا الشمالية منذ أكثر من مليون عام. مع بداية التجلد ، ماتت جميع الحيوانات الشبيهة بأسنان الكارب ، باستثناء تلك التي أتقنت المياه الجوفية ، بما في ذلك المياه الحرارية.

تعيش جميع أنواع عائلة stenazellid ، الممثلة بقشريات متساوية الأرجل الصغيرة (لا تزيد عن 2 سم) ، في المياه الحرارية بدرجة حرارة لا تقل عن 20 درجة مئوية.

عندما غادر النهر الجليدي ، وأصبح المناخ في كاليفورنيا أكثر جفافاً ، ظلت درجة الحرارة والملوحة وحتى كمية الطعام - الطحالب - دون تغيير تقريبًا في ينابيع الكهوف لمدة 50 ألف عام. لذلك ، نجت الأسماك ، دون تغيير ، بهدوء من كوارث ما قبل التاريخ هنا. اليوم ، جميع أنواع cyprinodon الكهف محمية بموجب القانون لصالح العلم.

الكائنات المتطرفة هي كائنات حية تعيش وتزدهر في الموائل حيث تكون الحياة مستحيلة بالنسبة لمعظم الكائنات الحية الأخرى. اللاحقة (-phil) في اليونانية تعني الحب. المتطرفون "يحبون" العيش في ظروف قاسية. لديهم القدرة على تحمل ظروف مثل الإشعاع العالي ، والضغط المرتفع أو المنخفض ، ودرجة الحموضة المرتفعة أو المنخفضة ، ونقص الضوء ، والحرارة الشديدة أو البرودة ، والجفاف الشديد.

معظم الكائنات الحية الدقيقة هي كائنات دقيقة مثل و و. يمكن أيضًا أن تعيش الكائنات الحية الأكبر مثل الديدان والضفادع والحشرات في الموائل المتطرفة. هناك فئات مختلفة من المتطرفين بناءً على نوع البيئة التي يزدهرون فيها. هنا بعض منهم:

• أسيدوفيلوس هو كائن حي يزدهر في بيئة حمضية بمستويات حموضة 3 أو أقل.
• Alkalifil هو كائن حي يزدهر في البيئات القلوية مع مستويات الأس الهيدروجيني 9 وما فوق.
• البروفيل هو كائن حي يعيش في بيئات عالية الضغط مثل موائل أعماق البحار.
• الهالوفيل هو كائن حي يعيش في موائل ذات تركيزات عالية للغاية من الملح.
• Hyperthermophilus هو كائن حي يزدهر في بيئات ذات درجات حرارة عالية للغاية (80 درجة إلى 122 درجة مئوية).
• المتهيب النفسي / محب البرد هو كائن حي يعيش في ظروف شديدة البرودة ودرجات حرارة منخفضة (من -20 درجة إلى +10 درجة مئوية).
• الكائنات المقاومة للإشعاع - كائن حي يزدهر في بيئات ذات مستويات عالية من الإشعاع ، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية والإشعاع النووي.
• الزيروفيل كائن حي يعيش في ظروف شديدة الجفاف.

بطيئات المشية

يمكن أن تتحمل بطيئات المشية أو الدببة المائية عدة أنواع من الظروف القاسية. إنهم يعيشون في الينابيع الساخنة والجليد في القطب الجنوبي ، وكذلك في البيئات العميقة ، على قمم الجبال وحتى في الداخل. توجد بطيئات المشية بشكل شائع في الأشنات والطحالب. تتغذى على الخلايا النباتية واللافقاريات الصغيرة مثل الديدان الخيطية والروتيفر. تتكاثر الدببة المائية ، على الرغم من أن بعضها سوف يتكاثر من خلال التوالد العذري.

يمكن أن تعيش بطيئات المشية في مجموعة متنوعة من البيئات القاسية لأنها قادرة على إيقاف عملية التمثيل الغذائي مؤقتًا عندما لا تكون الظروف مناسبة للبقاء على قيد الحياة. تسمى هذه العملية cryptobiosis وتسمح للدببة المائية بدخول حالة تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في ظروف الجفاف الشديد ونقص الأكسجين والبرد الشديد والضغط المنخفض والسمية العالية أو الإشعاع. يمكن أن تبقى بطيئات المشية في هذه الحالة لعدة سنوات وتخرج منها عندما تصبح البيئة صالحة للسكن.

ارتيميا ( أرتيميا سالينا)

الأرتيميا هي نوع من القشريات الصغيرة القادرة على العيش في ظروف ذات تركيزات عالية للغاية من الملح. تعيش هذه الكائنات المتطرفة في البحيرات المالحة والمستنقعات المالحة والبحار والشواطئ الصخرية. مصدر الغذاء الرئيسي هو الطحالب الخضراء. تحتوي الأرتيميا على خياشيم تساعدها على البقاء في بيئة مالحة عن طريق امتصاص وإخراج الأيونات وإنتاج بول مركّز. مثل بطيئات المشية ، يتكاثر الجمبري البحري عن طريق الاتصال الجنسي وغير الجنسي (من خلال التوالد العذري).

بكتيريا هيليكوباكتر بيلوري ( هيليكوباكتر بيلوري)

هيليكوباكتر بيلوري- جرثومة تعيش في بيئة شديدة الحموضة في المعدة. تفرز هذه البكتيريا اليورياز الإنزيمي الذي يحيد حمض الهيدروكلوريك. ومن المعروف أن البكتيريا الأخرى غير قادرة على تحمل حموضة المعدة. هيليكوباكتر بيلوريهي بكتيريا لولبية يمكن أن تخترق جدار المعدة وتسبب القرحة أو حتى سرطان المعدة لدى البشر. معظم الناس في العالم لديهم هذه البكتيريا في معدتهم ، وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) ، لكنها نادرًا ما تسبب المرض.

البكتيريا الزرقاء جلويوكابسا

جلويوكابسا- جنس من البكتيريا الزرقاء التي تعيش عادة على الصخور الرطبة للشواطئ الصخرية. تحتوي هذه البكتيريا على الكلوروفيل وهي قادرة على. الخلايا جلويوكابسامحاطة بقذائف هلامية قد تكون ذات ألوان زاهية أو عديمة اللون. اكتشف العلماء أنهم قادرون على البقاء في الفضاء لمدة عام ونصف. عينات من الصخور تحتوي على جلويوكابسا، خارج محطة الفضاء الدولية ، وكانت هذه الكائنات الحية الدقيقة قادرة على تحمل الظروف القاسية للفضاء ، مثل تقلبات درجات الحرارة ، والتعرض للفراغ ، والتعرض للإشعاع.

للوهلة الأولى ، قد يبدو ذلك البكتيريا في الينابيع الساخنةلا تعش. ومع ذلك ، تثبت الطبيعة بشكل مقنع أن الأمر ليس كذلك.

يعلم الجميع أن الماء يغلي عند 100 درجة مئوية. حتى وقت قريب جدًا ، اعتقد الناس أنه لا يوجد شيء على الإطلاق يعيش في درجة الحرارة هذه. اعتقد العلماء ذلك حتى ، في قاع المحيط الهادئ ، في الينابيع الحارة ، لم يجدوا بكتيريا غير معروفة للعلم. يشعرون بالارتياح عند 250 درجة!

في الأعماق الكبيرة ، لا يتحول الماء إلى بخار ، بل يبقى مجرد ماء ، لأن هناك عمقًا كبيرًا وضغطًا كبيرًا. يوجد في الماء بهذه الحرارة العديد من المواد الكيميائية التي تتغذى على البكتيريا المذكورة أعلاه. ليس من الواضح كيف ترسخت الكائنات الحية عند هذه الدرجة من الحرارة ، لكنها معتادة على العيش هناك بطريقة تجعلها إذا وصلت إلى درجة حرارة أقل من 80 درجة مئوية ، ستكون باردة بالنسبة لها.

كما اتضح - ليس الحد الأقصى لعمر البكتيريا - درجة حرارة 250 درجة. في نفس المحيط الهادئ ، تم اكتشاف ينبوع شديد الحرارة يصل الماء فيه إلى 400 درجة. حتى في مثل هذه الظروف ، لا تعيش العديد من البكتيريا فحسب ، بل تعيش أيضًا بعض الديدان ، بالإضافة إلى عدة أنواع من الرخويات.

يعلم الجميع أنه عندما ظهرت الأرض (منذ ملايين السنين) ، كانت كرة ساخنة عادية. لقرون ، اعتقد الناس أن الحياة ظهرت على كوكبنا عندما بردت الأرض. وكان يعتقد أيضًا أن الحياة لا يمكن أن توجد على كواكب أخرى ذات درجات حرارة عالية. ربما ، سيتعين على العلماء الآن إعادة النظر في آرائهم فيما يتعلق بهذه الحقيقة.

البكتيريا هي أقدم مجموعة من الكائنات الحية المعروفة.
الهياكل الحجرية ذات الطبقات - ستراتوليت - مؤرخة في بعض الحالات ببداية العصر الأركيوزوي (الأركي) ، أي التي نشأت قبل 3.5 مليار سنة ، هي نتيجة النشاط الحيوي للبكتيريا ، عادة التمثيل الضوئي ، ما يسمى. طحلب اخضر مزرق. تتشكل الآن هياكل مماثلة (أغشية بكتيرية مشربة بالكربونات) ، بشكل رئيسي قبالة سواحل أستراليا ، وجزر الباهاما ، في كاليفورنيا والخليج الفارسي ، لكنها نادرة نسبيًا ولا تصل إلى أحجام كبيرة ، لأن الكائنات العاشبة ، مثل بطنيات الأقدام ، تتغذى عليهم. تطورت الخلايا النووية الأولى من البكتيريا منذ حوالي 1.4 مليار سنة.

تعتبر Archaeobacteria thermoacidophiles أقدم الكائنات الحية. إنهم يعيشون في مياه الينابيع الساخنة ذات المحتوى الحمضي العالي. تحت 55 درجة مئوية (131 درجة فهرنهايت) يموتون!

تبين أن 90٪ من الكتلة الحيوية في البحار هي ميكروبات.

ظهرت الحياة على الأرض
منذ 3.416 مليار سنة ، أي قبل 16 مليون سنة مما يعتقده العالم العلمي. أثبت تحليل أحد الشعاب المرجانية ، الذي يزيد عمره عن 3.416 مليار سنة ، أنه في وقت تكوين هذا المرجان ، كانت الحياة موجودة بالفعل على الأرض على المستوى الميكروبي.

أقدم أحافير دقيقة
تم العثور على Kakabekia barghoorniana (1964-1986) في Harich ، Gunedd ، ويلز ، ويقدر عمرها بأكثر من 4،000،000،000 سنة.
أقدم شكل من أشكال الحياة
تم العثور على بصمات متحجرة لخلايا مجهرية في جرينلاند. تبين أنهم يبلغون من العمر 3800 مليون سنة ، مما يجعلها أقدم أشكال الحياة المعروفة.

البكتيريا وحقيقيات النوى
يمكن أن توجد الحياة في شكل بكتيريا - أبسط الكائنات التي لا تحتوي على نواة في الخلية ، أقدم (عتائق) ، تقريبًا بسيطة مثل البكتيريا ، ولكنها تتميز بغشاء غير عادي ، تعتبر حقيقيات النوى هي ذروتها - في الحقيقة ، جميع الكائنات الحية الأخرى التي يتم تخزين شفرتها الجينية في نواة الخلية.

تم العثور على أقدم سكان الأرض في Mariana Trench
في الجزء السفلي من أعمق خندق ماريانا في العالم في وسط المحيط الهادئ ، تم اكتشاف 13 نوعًا من الكائنات وحيدة الخلية غير معروفة للعلم والتي لم تتغير منذ ما يقرب من مليار سنة. تم العثور على الكائنات الحية الدقيقة في عينات التربة المأخوذة في خريف عام 2002 في صدع تشالنجر بواسطة غواصة الأعماق الأوتوماتيكية اليابانية Kaiko على عمق 10900 متر. في 10 سم مكعب من التربة ، تم العثور على 449 دائرية أحادية الخلية بدائية غير معروفة سابقًا أو ممدودة 0.5 - 0.7 ملم في الحجم. بعد عدة سنوات من البحث ، تم تقسيمهم إلى 13 نوعًا. كل هذه الكائنات تتوافق تقريبًا تمامًا مع ما يسمى ب. "أحافير بيولوجية غير معروفة" تم اكتشافها في روسيا والسويد والنمسا في الثمانينيات في طبقات التربة من 540 مليون إلى مليار سنة.

استنادًا إلى التحليل الجيني ، يدعي باحثون يابانيون أن الكائنات أحادية الخلية الموجودة في قاع خندق ماريانا لم تتغير منذ أكثر من 800 مليون ، أو حتى مليار سنة. على ما يبدو ، هؤلاء هم أقدم سكان الأرض المعروفين الآن. تم إجبار الكائنات وحيدة الخلية من صدع تشالنجر على الذهاب إلى أعماق قصوى من أجل البقاء على قيد الحياة ، لأنه في الطبقات الضحلة من المحيط لم يتمكنوا من التنافس مع الكائنات الأصغر سنًا والأكثر عدوانية.

ظهرت البكتيريا الأولى في العصر الأركيوزويك
ينقسم تطور الأرض إلى خمس فترات زمنية تسمى العصور. دامت العهدين الأولين ، الأثريوزويك والبروتيروزويك ، 4 مليارات سنة ، أي ما يقرب من 80٪ من تاريخ الأرض بأكمله. خلال العصر الأركيولوجي ، تشكلت الأرض ، وظهر الماء والأكسجين. منذ حوالي 3.5 مليار سنة ، ظهرت أول بكتيريا وطحالب دقيقة. في عصر البروتيروزويك ، منذ حوالي 700 عام ، ظهرت الحيوانات الأولى في البحر. كانوا من اللافقاريات البدائية مثل الديدان وقنديل البحر. بدأ عصر الباليوزويك قبل 590 مليون سنة واستمر 342 مليون سنة. ثم غُطيت الأرض بالمستنقعات. خلال حقبة الحياة القديمة ، ظهرت النباتات الكبيرة والأسماك والبرمائيات. بدأ عصر الدهر الوسيط قبل 248 مليون سنة واستمر 183 مليون سنة. في ذلك الوقت ، كانت الأرض مأهولة بالديناصورات السحلية الضخمة. ظهرت أيضًا الثدييات والطيور الأولى. بدأ عصر حقب الحياة الحديثة قبل 65 مليون سنة وما زال مستمراً حتى يومنا هذا. في هذا الوقت ، نشأت النباتات والحيوانات التي تحيط بنا اليوم.

أين تعيش البكتيريا
توجد العديد من البكتيريا في التربة ، في قاع البحيرات والمحيطات - في كل مكان تتراكم فيه المادة العضوية. إنهم يعيشون في البرد ، عندما يكون مقياس الحرارة أعلى بقليل من الصفر ، وفي الينابيع الحارة الحمضية بدرجات حرارة أعلى من 90 درجة مئوية. على وجه الخصوص ، فهي الكائنات الحية الوحيدة الموجودة في البحر الميت. في الغلاف الجوي ، توجد في قطرات الماء ، وعادة ما ترتبط وفرتها هناك بغبار الهواء. لذلك ، تحتوي مياه الأمطار في المدن على بكتيريا أكثر بكثير من المناطق الريفية. يوجد القليل منهم في الهواء البارد للمرتفعات والمناطق القطبية ؛ ومع ذلك ، توجد حتى في الطبقة السفلى من الستراتوسفير على ارتفاع 8 كم.

تشارك البكتيريا في عملية الهضم
الجهاز الهضمي للحيوانات مكتظ بالبكتيريا (عادة ما تكون غير ضارة). بالنسبة لحياة معظم الأنواع ، فهي غير مطلوبة ، على الرغم من أنها يمكن أن تصنع بعض الفيتامينات. ومع ذلك ، في المجترات (الأبقار والظباء والأغنام) والعديد من النمل الأبيض ، تشارك في هضم الأطعمة النباتية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الجهاز المناعي للحيوان الذي يتم تربيته في ظروف معقمة لا يتطور بشكل طبيعي بسبب نقص التحفيز بواسطة البكتيريا. تعتبر "الفلورا" البكتيرية الطبيعية للأمعاء مهمة أيضًا لقمع الكائنات الحية الدقيقة الضارة التي تدخل هناك.

النقطة الواحدة تحتوي على ربع مليون بكتيريا
البكتيريا أصغر بكثير من خلايا النباتات والحيوانات متعددة الخلايا. سمكها عادة 0.5-2.0 ميكرومتر وطولها 1.0-8.0 ميكرومتر. بالكاد يمكن رؤية بعض الأشكال بدقة المجاهر الضوئية القياسية (حوالي 0.3 ميكرون) ، ولكن هناك أيضًا أنواع أطول من 10 ميكرون وعرض يتجاوز هذه الحدود ، ويمكن أن يتجاوز عدد من البكتيريا الرقيقة جدًا 50 ميكرون في الطول. ربع مليون بكتيريا متوسطة الحجم تناسب السطح المقابل للنقطة المرسومة بقلم رصاص.

تعطي البكتيريا دروسًا في التنظيم الذاتي
في مستعمرات البكتيريا المسماة ستروماتوليت ، تقوم البكتيريا بالتنظيم الذاتي وتشكل مجموعة عمل ضخمة ، على الرغم من أن أيا منها لا يقود البقية. مثل هذا الارتباط مستقر للغاية ويتعافى بسرعة في حالة حدوث ضرر أو تغيير في البيئة. ومن المثير للاهتمام أيضًا حقيقة أن البكتيريا الموجودة في الستروماتوليت لها أدوار مختلفة اعتمادًا على مكان وجودها في المستعمرة ، وكلها تشترك في معلومات وراثية مشتركة. كل هذه الخصائص يمكن أن تكون مفيدة لشبكات الاتصال المستقبلية.

قدرة البكتيريا
تحتوي العديد من البكتيريا على مستقبلات كيميائية تكتشف التغيرات في حموضة البيئة وتركيز السكريات والأحماض الأمينية والأكسجين وثاني أكسيد الكربون. تستجيب العديد من البكتيريا المتحركة أيضًا لتقلبات درجات الحرارة ، وتستجيب الأنواع الضوئية للتغيرات في الضوء. تدرك بعض البكتيريا اتجاه خطوط المجال المغناطيسي ، بما في ذلك المجال المغناطيسي للأرض ، بمساعدة جزيئات المغنتيت (خام الحديد المغناطيسي - Fe3O4) الموجودة في خلاياها. في الماء ، تستخدم البكتيريا هذه القدرة للسباحة على طول خطوط القوة بحثًا عن بيئة مواتية.

ذاكرة البكتيريا
ردود الفعل الشرطية في البكتيريا غير معروفة ، لكن لديها نوعًا معينًا من الذاكرة البدائية. أثناء السباحة ، يقارنون الكثافة المتصورة للمحفز بقيمته السابقة ، أي تحديد ما إذا كان قد أصبح أكبر أو أصغر ، وبناءً على ذلك ، حافظ على اتجاه الحركة أو قم بتغييره.

يتضاعف عدد البكتيريا كل 20 دقيقة
ويرجع ذلك جزئيًا إلى صغر حجم البكتيريا ، فإن كثافة التمثيل الغذائي بها مرتفعة جدًا. في ظل أفضل الظروف ، يمكن لبعض البكتيريا مضاعفة كتلتها الإجمالية ووفرة كل 20 دقيقة تقريبًا. هذا يرجع إلى حقيقة أن عددًا من أهم أنظمة الإنزيم لديهم تعمل بسرعة عالية جدًا. لذلك ، يحتاج الأرنب إلى بضع دقائق لتجميع جزيء البروتين والبكتيريا - ثوانٍ. ومع ذلك ، في البيئة الطبيعية ، على سبيل المثال ، في التربة ، فإن معظم البكتيريا "تتبع نظامًا غذائيًا من الجوع" ، لذلك إذا انقسمت خلاياها ، فلن يحدث ذلك كل 20 دقيقة ، ولكن كل بضعة أيام.

في غضون يوم واحد ، يمكن أن تشكل بكتيريا واحدة 13 تريليون أخرى
يمكن لبكتيريا واحدة من الإشريكية القولونية (Esherichia coli) خلال النهار أن تنتج نسلًا ، سيكون الحجم الإجمالي منها كافياً لبناء هرم بمساحة 2 كيلومتر مربع وارتفاع 1 كيلومتر. في ظل ظروف مواتية ، في غضون 48 ساعة ، ستنتج ضمة كوليرا واحدة (Vibrio cholerae) ذرية تزن 22 * ​​1024 طنًا ، أي 4 آلاف مرة أكثر من كتلة الكرة الأرضية. لحسن الحظ ، لا يعيش سوى عدد قليل من البكتيريا.

كم عدد البكتيريا الموجودة في التربة
تحتوي طبقة التربة العلوية من 100000 إلى 1 مليار بكتيريا لكل 1 غرام ، أي حوالي 2 طن لكل هكتار. عادة ، تتأكسد جميع المخلفات العضوية بسرعة ، بمجرد وجودها في الأرض ، بواسطة البكتيريا والفطريات.

تأكل البكتيريا المبيدات
إن الإشريكية القولونية الشائعة المعدلة وراثيًا قادرة على تناول مركبات الفسفور العضوي - وهي مواد سامة ليس فقط للحشرات ، ولكن أيضًا للإنسان. تشتمل فئة مركبات الفسفور العضوي على بعض أنواع الأسلحة الكيميائية ، مثل غاز السارين ، الذي له تأثير شلل عصبي.

يساعد إنزيم خاص ، وهو نوع من الهيدرولاز ، موجود أصلاً في بعض بكتيريا التربة "البرية" ، على تعديل الإشريكية القولونية للتعامل مع الفوسفور العضوي. بعد اختبار العديد من أنواع البكتيريا ذات الصلة وراثيًا ، اختار العلماء سلالة كانت أكثر فاعلية 25 مرة في قتل مبيد الميثيل باراثيون من بكتيريا التربة الأصلية. حتى لا "تهرب" أكلة السموم ، تم تثبيتها على مصفوفة من السليلوز - ليس معروفًا كيف ستتصرف الإشريكية القولونية المعدلة وراثيًا بمجرد إطلاقها.

سوف تأكل البكتيريا البلاستيك مع السكر بسعادة
أصبح البولي إيثيلين والبوليسترين والبولي بروبيلين ، التي تشكل خمس النفايات الحضرية ، جذابة لبكتيريا التربة. عند خلط وحدات الستيرين من البوليسترين بكمية صغيرة من مادة أخرى ، تتشكل "خطافات" يمكن أن تلتصق بها جزيئات السكروز أو الجلوكوز. السكريات "معلقة" على سلاسل الستايرين مثل المعلقات ، وتشكل 3٪ فقط من الوزن الإجمالي للبوليمر الناتج. لكن بكتيريا Pseudomonas و Bacillus تلاحظ وجود السكريات ، ومن خلال تناولها ، تدمر سلاسل البوليمر. ونتيجة لذلك ، يبدأ البلاستيك في التحلل في غضون أيام قليلة. المنتجات النهائية للمعالجة هي ثاني أكسيد الكربون والماء ، لكن الأحماض العضوية والألدهيدات تظهر في الطريق إليها.

حمض السكسينيك من البكتيريا
في الكرش - قسم من الجهاز الهضمي للحيوانات المجترة - تم اكتشاف نوع جديد من البكتيريا التي تنتج حمض السكسينيك. تعيش الميكروبات وتتكاثر بشكل مثالي بدون أكسجين ، في جو من ثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى حمض السكسينيك ، فإنها تنتج الأسيتيك والفورميك. المورد الغذائي الرئيسي بالنسبة لهم هو الجلوكوز. من 20 جرامًا من الجلوكوز ، تخلق البكتيريا ما يقرب من 14 جرامًا من حمض السكسينيك.

كريم بكتيريا أعماق البحار
ستساعد البكتيريا التي يتم حصادها من الشق الحراري المائي على عمق كيلومترين في خليج المحيط الهادئ بولاية كاليفورنيا في تكوين غسول لحماية بشرتك بشكل فعال من أشعة الشمس الضارة. من بين الميكروبات التي تعيش هنا في درجات حرارة وضغوط عالية ، هناك Thermus thermophilus. مستعمراتهم تزدهر عند 75 درجة مئوية. سيستخدم العلماء عملية تخمير هذه البكتيريا. والنتيجة هي "مزيج من البروتينات" بما في ذلك الإنزيمات المتحمسة بشكل خاص في تدمير المواد الكيميائية عالية التفاعل التي تنتجها الأشعة فوق البنفسجية والتي تشارك في تفاعلات مهينة للجلد. وفقًا للمطورين ، يمكن للمكونات الجديدة تدمير بيروكسيد الهيدروجين ثلاث مرات أسرع عند 40 درجة مئوية من 25.

البشر هجينة من الإنسان العاقل والبكتيريا
يقول البريطانيون إن الإنسان عبارة عن مجموعة من الخلايا البشرية ، وكذلك أشكال الحياة البكتيرية والفطرية والفيروسية ، ولا يسود الجينوم البشري على الإطلاق في هذا التكتل. بالمناسبة ، يوجد في جسم الإنسان عدة تريليونات من الخلايا وأكثر من 100 تريليون بكتيريا ، خمسمائة نوع. البكتيريا ، وليس الخلايا البشرية ، هي التي تقود من حيث كمية الحمض النووي في أجسامنا. هذا التعايش البيولوجي مفيد لكلا الطرفين.

تتراكم البكتيريا اليورانيوم
سلالة واحدة من بكتيريا Pseudomonas قادرة على التقاط اليورانيوم والمعادن الثقيلة الأخرى بكفاءة من البيئة. قام الباحثون بعزل هذا النوع من البكتيريا من مياه الصرف الصحي لأحد مصانع التعدين في طهران. يعتمد نجاح أعمال التنظيف على درجة الحرارة وحموضة البيئة ومحتوى المعادن الثقيلة. كانت أفضل النتائج عند 30 درجة مئوية في بيئة حمضية قليلاً بتركيز يورانيوم قدره 0.2 جرام لكل لتر. تتراكم حبيباته في جدران البكتيريا ، لتصل إلى 174 مجم لكل جرام من البكتيريا بوزن جاف. بالإضافة إلى ذلك ، تلتقط البكتيريا النحاس والرصاص والكادميوم والمعادن الثقيلة الأخرى من البيئة. يمكن أن يكون هذا الاكتشاف بمثابة أساس لتطوير طرق جديدة لمعالجة مياه الصرف الصحي من المعادن الثقيلة.

تم العثور على نوعين من البكتيريا غير معروف للعلم في القارة القطبية الجنوبية
الكائنات الدقيقة الجديدة Sejongia jeonnii و Sejongia Antarctica هي بكتيريا سالبة الجرام تحتوي على صبغة صفراء.

الكثير من البكتيريا على الجلد!
على جلد فئران الخلد القوارض ، يوجد ما يصل إلى 516000 بكتيريا لكل بوصة مربعة ؛ في المناطق الجافة من جلد نفس الحيوان ، على سبيل المثال ، في الكفوف الأمامية ، يوجد فقط 13000 بكتيريا لكل بوصة مربعة.

البكتيريا ضد الإشعاع المؤين
الكائنات الحية الدقيقة Deinococcus radiodurans قادرة على تحمل 1.5 مليون راد. يتجاوز الإشعاع المؤين المستوى المميت لأشكال الحياة الأخرى بأكثر من 1000 مرة. بينما سيتم تدمير وتدمير الحمض النووي للكائنات الأخرى ، فإن جينوم هذا الكائن الدقيق لن يتضرر. يكمن سر هذا الاستقرار في الشكل المحدد للجينوم الذي يشبه الدائرة. هذه الحقيقة هي التي تساهم في هذه المقاومة للإشعاع.

الكائنات الحية الدقيقة ضد النمل الأبيض
يستخدم عامل مكافحة النمل الأبيض Formosan (الولايات المتحدة الأمريكية) أعداء طبيعية للنمل الأبيض - عدة أنواع من البكتيريا والفطريات التي تصيبها وتقتلها. بعد إصابة الحشرة ، تستقر الفطريات والبكتيريا في جسمها وتشكل مستعمرات. عندما تموت حشرة ، تصبح بقاياها مصدرًا للجراثيم التي تصيب الحشرات الزميلة. تم اختيار الكائنات الحية الدقيقة التي تتكاثر ببطء نسبيًا - يجب أن يكون لدى الحشرة المصابة وقت للعودة إلى العش ، حيث تنتقل العدوى إلى جميع أفراد المستعمرة.

تعيش الكائنات الحية الدقيقة في القطب
تم العثور على مستعمرات ميكروبية على الصخور بالقرب من القطبين الشمالي والجنوبي. هذه الأماكن ليست مناسبة جدًا للحياة - مزيج درجات الحرارة المنخفضة للغاية والرياح القوية والأشعة فوق البنفسجية القاسية تبدو رائعة. لكن 95٪ من السهول الصخرية التي درسها العلماء مأهولة بالكائنات الحية الدقيقة!

هذه الكائنات الحية الدقيقة لديها ما يكفي من الضوء الذي يدخل تحت الأحجار من خلال الفجوات بينها ، وينعكس من أسطح الأحجار المجاورة. بسبب التغيرات في درجات الحرارة (يتم تسخين الحجارة بواسطة الشمس وتبرد عندما لا تكون كذلك) ، تحدث التحولات في صواني الحجر ، وبعض الأحجار في ظلام دامس ، بينما يسقط البعض الآخر ، على العكس من ذلك ، في الضوء. بعد هذه التحولات ، "تهاجر" الكائنات الحية الدقيقة من الأحجار الداكنة إلى الأحجار المضيئة.

تعيش البكتيريا في أكوام الخبث
تعيش أكثر الكائنات الحية المحبة للقلويات على هذا الكوكب في المياه الملوثة في الولايات المتحدة. اكتشف العلماء مجتمعات ميكروبية مزدهرة في أكوام الخبث في منطقة بحيرة كالوم في جنوب غرب شيكاغو ، حيث يبلغ الرقم الهيدروجيني للمياه 12.8. العيش في مثل هذه البيئة يشبه العيش في الصودا الكاوية أو سائل غسيل الأرضيات. في مثل هذه المقالب ، يتفاعل الهواء والماء مع الخبث ، حيث يتكون هيدروكسيد الكالسيوم (الصودا الكاوية) ، مما يزيد من درجة الحموضة. تم اكتشاف البكتيريا في دراسة للمياه الجوفية الملوثة لأكثر من قرن من مكبات الحديد الصناعية من إنديانا وإلينوي.

أظهر التحليل الجيني أن بعض هذه البكتيريا هي أقرباء لنوع Clostridium و Bacillus. تم العثور على هذه الأنواع سابقًا في المياه الحمضية لبحيرة مونو في كاليفورنيا ، وأعمدة التوف في جرينلاند ، والمياه الملوثة بالأسمنت في منجم ذهب عميق في إفريقيا. تستخدم بعض هذه الكائنات الهيدروجين المنطلق أثناء تآكل خبث الحديد المعدني. كيف بالضبط دخلت البكتيريا غير العادية في أكوام الخبث لا يزال لغزا. من الممكن أن تكون البكتيريا الأصلية قد تكيفت مع بيئتها القاسية خلال القرن الماضي.

تحدد الميكروبات تلوث المياه
تنمو بكتيريا الإشريكية القولونية المعدلة في بيئة بها ملوثات ويتم تحديد مقدارها في نقاط زمنية مختلفة. تحتوي البكتيريا على جين مدمج يسمح للخلايا بالتوهج في الظلام. من خلال سطوع التوهج ، يمكنك الحكم على عددهم. يتم تجميد البكتيريا في كحول البولي فينيل ، ثم يمكنها تحمل درجات الحرارة المنخفضة دون حدوث أضرار جسيمة. ثم يتم إذابتها ، وتنمو في صورة معلقة ، وتستخدم في البحث. في بيئة ملوثة ، تنمو الخلايا بشكل أسوأ وتموت في كثير من الأحيان. يعتمد عدد الخلايا الميتة على وقت ودرجة التلوث. تختلف هذه المؤشرات بالنسبة للمعادن الثقيلة والمواد العضوية. بالنسبة لأي مادة ، يختلف معدل الوفاة واعتماد عدد البكتيريا الميتة على الجرعة.

الفيروسات لديها
... بنية معقدة من الجزيئات العضوية ، والأهم من ذلك - وجود الشفرة الوراثية الفيروسية الخاصة بها والقدرة على التكاثر.

أصل الفيروسات
من المقبول عمومًا أن الفيروسات نشأت نتيجة عزل (الاستقلال الذاتي) للعناصر الجينية الفردية للخلية ، والتي ، بالإضافة إلى ذلك ، حصلت على القدرة على الانتقال من كائن حي إلى كائن حي. يختلف حجم الفيروسات من 20 إلى 300 نانومتر (1 نانومتر = 10-9 م). تقريبًا جميع الفيروسات أصغر حجمًا من البكتيريا. ومع ذلك ، فإن أكبر الفيروسات ، مثل فيروس اللقاح ، لها نفس حجم أصغر البكتيريا (الكلاميديا ​​والريكتسيا.

الفيروسات - شكل من أشكال الانتقال من مجرد الكيمياء إلى الحياة على الأرض
هناك نسخة ظهرت فيها الفيروسات مرة منذ زمن بعيد جدًا - بفضل المجمعات داخل الخلايا التي اكتسبت الحرية. داخل الخلية الطبيعية ، توجد حركة للعديد من الهياكل الجينية المختلفة (الرسول RNA ، وما إلى ذلك) ، والتي يمكن أن تكون أسلاف الفيروسات. ولكن ربما كان كل شيء عكس ذلك تمامًا - والفيروسات هي أقدم أشكال الحياة ، أو بالأحرى المرحلة الانتقالية من "الكيمياء فقط" إلى الحياة على الأرض.
حتى أصل حقيقيات النوى نفسها (وبالتالي ، جميع الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا ، بما في ذلك أنت وأنا) ، يربط بعض العلماء بالفيروسات. من الممكن أننا ظهرنا نتيجة "تعاون" الفيروسات والبكتيريا. قدم الأول مادة وراثية ، والثاني - الريبوسومات - مصانع البروتين داخل الخلايا.

الفيروسات لا تستطيع ذلك
... تتكاثر من تلقاء نفسها - بالنسبة لهم ، يتم ذلك عن طريق الآليات الداخلية للخلية التي يصيبها الفيروس. لا يستطيع الفيروس نفسه العمل مع جيناته أيضًا - فهو غير قادر على تخليق البروتينات ، على الرغم من احتوائه على غلاف بروتيني. إنه ببساطة يسرق البروتينات الجاهزة من الخلايا. تحتوي بعض الفيروسات حتى على الكربوهيدرات والدهون - لكنها مسروقة مرة أخرى. خارج الخلية المصابة ، الفيروس هو مجرد تراكم هائل للجزيئات المعقدة للغاية ، ولكن ليس لديك أيض ، أو أي إجراءات نشطة أخرى.

من المثير للدهشة أن أبسط المخلوقات على هذا الكوكب (ما زلنا نطلق عليها تقليديًا كائنات الفيروسات) هي واحدة من أكبر ألغاز العلم.

أكبر فيروس ميمي ، أو Mimivirus
... (التي تسبب تفشي الإنفلونزا) هي 3 مرات أكثر من الفيروسات الأخرى ، 40 مرة أكثر من غيرها. يحمل 1260 جينًا (1.2 مليون قاعدة "حرف" ، وهو أكثر من البكتيريا الأخرى) ، بينما تحتوي الفيروسات المعروفة على ثلاثة إلى مائة جين فقط. في الوقت نفسه ، تتكون الشفرة الجينية للفيروس من DNA و RNA ، بينما تستخدم جميع الفيروسات المعروفة واحدة فقط من "أقراص الحياة" هذه ، ولكن لا تستخدم الاثنين معًا. 50 جينة ميمي مسؤولة عن أشياء لم يسبق رؤيتها في الفيروسات من قبل. على وجه الخصوص ، ميمي قادرة على تصنيع 150 نوعًا من البروتينات بشكل مستقل وحتى إصلاح الحمض النووي التالف الخاص بها ، وهو أمر غير منطقي بالنسبة للفيروسات.

يمكن للتغييرات في الشفرة الجينية للفيروسات أن تجعلها مميتة
جرب العلماء الأمريكيون فيروس الأنفلونزا الحديث - وهو مرض سيئ وخطير ولكنه ليس قاتلًا - من خلال عبوره بفيروس "الإنفلونزا الإسبانية" سيئ السمعة لعام 1918. قتل الفيروس المعدل الفئران على الفور بأعراض من سمات "الأنفلونزا الإسبانية" (التهاب رئوي حاد ونزيف داخلي). في الوقت نفسه ، تبين أن اختلافاته عن الفيروس الحديث على المستوى الجيني ضئيلة.

توفي عدد أكبر من الناس بسبب وباء الأنفلونزا الإسبانية في عام 1918 مقارنة بأسوأ أوبئة الطاعون والكوليرا في العصور الوسطى ، بل وأكثر من الخسائر في الخطوط الأمامية في الحرب العالمية الأولى. يقترح العلماء أن فيروس الأنفلونزا الإسبانية قد يكون نشأ عن ما يسمى بفيروس "أنفلونزا الطيور" ، متحدًا مع فيروس شائع ، على سبيل المثال ، في جسم الخنازير. إذا نجحت إنفلونزا الطيور في التزاوج مع الإنسان وحصلت على فرصة للانتقال من شخص لآخر ، فإننا نصاب بمرض يمكن أن يتسبب في جائحة عالمي ويقتل عدة ملايين من الناس.

أقوى سم
... يعتبر الآن سمًا لعصيات D. 20 ملغ منه يكفي لتسميم جميع سكان الأرض.

يمكن للفيروسات السباحة
تعيش ثمانية أنواع من فيروسات العاثيات في مياه لادوجا ، تختلف في شكل وحجم وطول الساقين. عددها أعلى بكثير من المعتاد للمياه العذبة: من 2 إلى 12 مليار جسيم لكل لتر من العينة. في بعض العينات ، كان هناك ثلاثة أنواع فقط من العاثيات ، وكان أعلى محتواها وتنوعها في الجزء المركزي من الخزان ، وجميع الأنواع الثمانية. عادة ما يحدث العكس ، فهناك المزيد من الكائنات الحية الدقيقة في المناطق الساحلية للبحيرات.

صمت الفيروسات
العديد من الفيروسات ، مثل الهربس ، لها مرحلتان في تطورها. الأول يحدث مباشرة بعد إصابة العائل الجديد ولا يستمر طويلا. ثم "يصمت" الفيروس ، كما كان ، ويتراكم بهدوء في الجسم. يمكن أن يبدأ الثاني في غضون أيام قليلة أو أسابيع أو سنوات ، عندما يبدأ الفيروس "الصامت" في الوقت الحالي في التكاثر مثل الانهيار الجليدي ويسبب المرض. إن وجود مرحلة "كامنة" يحمي الفيروس من الانقراض عندما تصبح المجموعة المضيفة محصنة ضده بسرعة. كلما زادت صعوبة التنبؤ بالبيئة الخارجية من وجهة نظر الفيروس ، زادت أهمية أن يكون له فترة من "الصمت".

تلعب الفيروسات دورًا مهمًا
تلعب الفيروسات دورًا مهمًا في حياة أي خزان. يصل عددها إلى عدة مليارات من الجزيئات لكل لتر من مياه البحر في خطوط العرض القطبية والمعتدلة والاستوائية. في بحيرات المياه العذبة ، عادة ما يكون محتوى الفيروس أقل من 100 مرة.لماذا يوجد الكثير من الفيروسات في لادوغا وتوزع بشكل غير عادي يبقى أن نرى. لكن الباحثين ليس لديهم شك في أن الكائنات الحية الدقيقة لها تأثير كبير على الحالة البيئية للمياه الطبيعية.

تم العثور على رد فعل إيجابي لمصدر الاهتزازات الميكانيكية في الأميبا العادية
الأميبا بروتين هي أميبا في المياه العذبة يبلغ طولها حوالي 0.25 ملم ، وهي واحدة من أكثر الأنواع شيوعًا في المجموعة. غالبًا ما يستخدم في التجارب المدرسية والأبحاث المختبرية. الأميبا الشائعة توجد في الطين في قاع البرك بمياه ملوثة. يبدو وكأنه كتلة هلامية صغيرة عديمة اللون ، بالكاد يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

في الأميبا المشتركة (بروتين الأميبا) ، تم العثور على ما يسمى بالمحور الاهتزازي في شكل تفاعل إيجابي لمصدر الاهتزازات الميكانيكية بتردد 50 هرتز. يصبح هذا واضحًا إذا اعتبرنا أنه في بعض أنواع الشركات العملاقة التي تعمل كغذاء للأميبا ، يتقلب تواتر ضربات الأهداب بين 40 و 60 هرتز. تعرض الأميبا أيضًا محور ضوئي سلبي. تتمثل هذه الظاهرة في حقيقة أن الحيوان يحاول الانتقال من المنطقة المضيئة إلى الظل. إن الانجذاب الحراري في الأميبا سلبي أيضًا: ينتقل من الجزء الأكثر دفئًا إلى الجزء الأقل سخونة من الجسم المائي. من المثير للاهتمام ملاحظة الجلفانوتاكسيس للأميبا. إذا تم تمرير تيار كهربائي ضعيف عبر الماء ، فإن الأميبا تطلق الأرجل الكاذبة فقط من الجانب الذي يواجه القطب السالب - الكاثود.

أكبر أميبا
واحدة من أكبر الأميبات هي أنواع المياه العذبة Pelomyxa (Chaos) carolinensis ، بطول 2-5 مم.

الأميبا تتحرك
يتحرك سيتوبلازم الخلية بشكل مستمر. إذا اندفع تيار السيتوبلازم إلى نقطة واحدة على سطح الأميبا ، يظهر نتوء على جسمه في هذا المكان. يزداد ، يصبح ثمرة من الجسم - الكاذب ، يتدفق السيتولازم فيه ، وتتحرك الأميبا بهذه الطريقة.

قابلة للأميبا
الأميبا هي كائن حي بسيط للغاية ، يتكون من خلية واحدة تتكاثر عن طريق الانقسام البسيط. أولاً ، تضاعف خلية الأميبا مادتها الوراثية ، مكونة نواة ثانية ، ثم تغير شكلها ، وتشكل انقباضًا في الوسط ، يقسمها تدريجيًا إلى خليتين ابنتيتين. يوجد بينهما حزمة رقيقة يسحبونها في اتجاهات مختلفة. في النهاية ينكسر الرباط وتبدأ الخلايا الوليدة حياة مستقلة.

ولكن في بعض أنواع الأميبا ، فإن عملية التكاثر ليست بهذه البساطة على الإطلاق. لا تستطيع خلايا ابنتهم كسر الرباط من تلقاء نفسها ، وفي بعض الأحيان تندمج مرة أخرى في خلية واحدة ذات نواتين. الأميبات المنقسمة تطلب المساعدة بإطلاق مادة كيميائية خاصة تستجيب لها "الأميبا القابلة". يعتقد العلماء أن هذا ، على الأرجح ، عبارة عن مجموعة من المواد ، بما في ذلك أجزاء من البروتينات والدهون والسكريات. على ما يبدو ، عندما تنقسم خلية الأميبا ، يتعرض غشاءها للتوتر ، مما يؤدي إلى إطلاق إشارة كيميائية في البيئة الخارجية. ثم يتم مساعدة الأميبا المنقسمة بأخرى ، والتي تأتي استجابة لإشارة كيميائية خاصة. يتم إدخاله بين الخلايا المنقسمة ويضغط على الرباط حتى ينكسر.

أحافير حية
أقدمها هي الكائنات المشعة ، وهي كائنات وحيدة الخلية مغطاة بنمو شبيه بالصدفة مع مزيج من السيليكا ، تم العثور على بقاياها في رواسب ما قبل الكمبري ، والتي يتراوح عمرها من واحد إلى ملياري سنة.

الأكثر ديمومة
يعتبر بطيئات المشية ، وهو حيوان يبلغ طوله أقل من نصف ملليمتر ، أصعب أشكال الحياة على الأرض. يمكن لهذا الحيوان أن يتحمل درجات حرارة تتراوح من 270 درجة مئوية إلى 151 درجة ، والتعرض للأشعة السينية ، وظروف الفراغ والضغوط ستة أضعاف الضغط في قاع المحيط الأعمق. يمكن أن تعيش بطيئات المشية في المزاريب وفي الشقوق في البناء. ظهرت بعض هذه المخلوقات الصغيرة في الحياة بعد قرن من السبات في الطحالب الجافة لمجموعات المتحف.

Acantharia (Acantharia) ، أبسط الكائنات المرتبطة بالأشعة ، يصل طولها إلى 0.3 ملم. يتكون هيكلها العظمي من كبريتات السترونشيوم.

يبلغ إجمالي كتلة العوالق النباتية 1.5 مليار طن فقط ، بينما تبلغ كتلة العوالق الحيوانية 20 مليار طن.

تبلغ سرعة حركة أحذية ciliates (Paramecium caudatum) 2 مم في الثانية. هذا يعني أن الحذاء يسبح في ثانية مسافة 10-15 مرة أكبر من طول جسمه. هناك 12 ألف أهداب على سطح الحذاء المهدب.

يمكن استخدام Euglena green (Euglena viridis) كمؤشر جيد لدرجة تنقية المياه البيولوجية. مع انخفاض التلوث البكتيري ، يزداد عددها بشكل حاد.

ما هي أقدم أشكال الحياة على وجه الأرض؟
تسمى الكائنات التي ليست نباتات ولا حيوانات باسم rangeomorphs. استقروا لأول مرة في قاع المحيط منذ حوالي 575 مليون سنة ، بعد التجلد العالمي الأخير (تسمى هذه المرة فترة إدياكاران) ، وكانوا من أوائل المخلوقات الرخوة. كانت هذه المجموعة موجودة حتى 542 مليون سنة مضت ، عندما أدى التكاثر السريع للحيوانات الحديثة إلى إزاحة معظم هذه الأنواع.

تم جمع الكائنات الحية في أنماط كسورية لأجزاء متفرعة. لم يكونوا قادرين على الحركة ولم يكن لديهم أعضاء تناسلية ، لكنهم تضاعفوا ، على ما يبدو خلقوا فروعًا جديدة. يتكون كل عنصر متفرع من العديد من الأنابيب التي تم ربطها معًا بواسطة هيكل عظمي عضوي شبه صلب. لقد وجد العلماء مجموعة من الأشكال ، تم جمعها في عدة أشكال مختلفة ، والتي يعتقد أنها جمعت الطعام في طبقات مختلفة من عمود الماء. يبدو أن النمط الكسري معقد للغاية ، لكن تشابه الكائنات الحية مع بعضها البعض جعل جينومًا بسيطًا بما يكفي لإنشاء فروع جديدة حرة الطفو وربط الفروع في هياكل أكثر تعقيدًا ، وفقًا للباحث.

كان عرض الكائن الفركتلي الموجود في نيوفاوندلاند 1.5 سم وطوله 2.5 سم.
مثل هذه الكائنات الحية تمثل ما يصل إلى 80 ٪ من جميع الذين يعيشون في Ediacaran عندما لم تكن هناك حيوانات متحركة. ومع ذلك ، مع ظهور المزيد من الكائنات الحية المتحركة ، بدأ تدهورها ، ونتيجة لذلك تم استبدالها بالكامل.

في أعماق قاع المحيط توجد حياة خالدة
يوجد تحت سطح قاع البحار والمحيطات محيط حيوي كامل. اتضح أنه على عمق 400-800 متر تحت القاع ، في سمك الرواسب والصخور القديمة ، يعيش عدد لا يحصى من البكتيريا. يقدر عمر بعض العينات المحددة بـ 16 مليون سنة. يقول العلماء إنهم خالدون عمليا.

يعتقد الباحثون أنه في مثل هذه الظروف ، في أعماق الصخور السفلية ، نشأت الحياة منذ أكثر من 3.8 مليار سنة ، وبعد ذلك فقط ، عندما أصبحت البيئة على السطح صالحة للسكن ، أتقنت المحيط والأرض. تم العثور على آثار الحياة (الأحافير) في الصخور السفلية المأخوذة من عمق كبير جدًا تحت سطح القاع من قبل العلماء لفترة طويلة. تم جمع كتلة من العينات التي وجدوا فيها كائنات دقيقة حية. بما في ذلك - في الصخور المرتفعة من أعماق تزيد عن 800 متر تحت قاع المحيط. كان عمر بعض عينات الرواسب عدة ملايين من السنين ، مما يعني ، على سبيل المثال ، أن البكتيريا المحتجزة في مثل هذه العينة لها نفس العمر. حوالي ثلث البكتيريا التي وجدها العلماء في الصخور العميقة على قيد الحياة. في حالة عدم وجود ضوء الشمس ، فإن مصدر الطاقة لهذه المخلوقات هو عمليات جيوكيميائية مختلفة.

المحيط الحيوي البكتيري الموجود تحت قاع البحر كبير جدًا ويفوق عدد البكتيريا التي تعيش على الأرض. لذلك ، لها تأثير ملحوظ على العمليات الجيولوجية ، وعلى توازن ثاني أكسيد الكربون ، وما إلى ذلك. ربما يقترح الباحثون أنه بدون هذه البكتيريا الموجودة تحت الأرض ، لن يكون لدينا النفط والغاز.

في الماء المغلي ، عند درجة حرارة 100 درجة مئوية ، تموت جميع الكائنات الحية ، بما في ذلك البكتيريا والميكروبات ، المعروفة بمقاومتها وحيويتها - هذه حقيقة معروفة على نطاق واسع ومعترف بها بشكل عام. لكن ما مدى خطأ ذلك!

في أواخر السبعينيات ، مع ظهور أولى مركبات أعماق البحار ، الينابيع الحرارية المائية، والتي تنبض منها تيارات فوق الماء الساخن عالي المعادن باستمرار. تصل درجة حرارة هذه التيارات إلى 200-400 درجة مئوية. في البداية ، لم يكن أحد يتخيل أن الحياة يمكن أن توجد على عمق عدة آلاف من الأمتار من السطح ، في ظلام أبدي ، وحتى في مثل هذه درجة الحرارة. لكنها كانت هناك. وليست الحياة أحادية الخلية بدائية ، بل أنظمة بيئية مستقلة كاملة تتكون من أنواع لم تكن معروفة من قبل للعلم.

يوجد نبع مائي حراري في قاع خندق كايمان على عمق حوالي 5000 متر. تسمى هذه المصادر بالمدخنين السود بسبب ثوران الماء الأسود الشبيه بالدخان.

أساس النظم البيئية التي تعيش بالقرب من الينابيع الحرارية المائية هي بكتيريا اصطناعية كيميائية - كائنات دقيقة تتلقى العناصر الغذائية الضرورية عن طريق أكسدة عناصر كيميائية مختلفة ؛ في حالة معينة عن طريق أكسدة ثاني أكسيد الكربون. جميع الممثلين الآخرين للنظم البيئية الحرارية ، بما في ذلك السرطانات التي تتغذى بالترشيح والروبيان والرخويات المختلفة وحتى ديدان البحر الضخمة ، يعتمدون على هذه البكتيريا.

هذا المدخن الأسود محاط بالكامل بشقائق النعمان البحرية البيضاء. الظروف التي تعني موت الكائنات البحرية الأخرى هي القاعدة لهذه الكائنات. تحصل شقائق النعمان البيضاء على طعامها عن طريق امتصاص بكتيريا التخليق الكيميائي.

الكائنات الحية التي تعيش في المدخنون السود"تعتمد كليًا على الظروف المحلية وغير قادرة على البقاء على قيد الحياة في الموائل المألوفة للغالبية العظمى من الحياة البحرية. ولهذا السبب ، لم يكن من الممكن لفترة طويلة تربية كائن واحد على السطح ، كلهم مات عندما انخفضت درجة حرارة الماء.

دودة بومبي (lat. Alvinella pompejana) - تلقى هذا الساكن من النظم الإيكولوجية الحرارية المائية تحت الماء اسمًا رمزيًا إلى حد ما.

تمكنت مركبة غير مأهولة تابعة لداعش تحت الماء يديرها علماء محيطات بريطانيون من تربية أول كائن حي. وجد العلماء أن درجات الحرارة التي تقل عن 70 درجة مئوية قاتلة لهذه المخلوقات المذهلة. هذا أمر رائع للغاية ، حيث أن درجات الحرارة البالغة 70 درجة مئوية مميتة لـ 99٪ من الكائنات الحية التي تعيش على الأرض.

كان اكتشاف النظم البيئية الحرارية تحت الماء في غاية الأهمية للعلم. أولاً ، تم توسيع الحدود التي يمكن للحياة أن توجد ضمنها. ثانيًا ، قاد الاكتشاف العلماء إلى نسخة جديدة من أصل الحياة على الأرض ، والتي وفقًا لها نشأت الحياة في الفتحات الحرارية المائية. وثالثًا ، جعلنا هذا الاكتشاف مرة أخرى ندرك أننا نعرف القليل جدًا عن العالم من حولنا.