Silikatiniai diatomai sintezuoja kalcitų mikrofibrius • Elena Naimark • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Mikrobiologija

Silikatiniai diatomai sintezuoja kalcitų mikrofibrius

Didymosphenia geminata"border = 0>

Vienagiai dumbliai Didymosphenia geminata – vienas iš nedaugelio kolonijų formos diatomų atstovų: stiebelių ilgis yra 5-10 kartų didesnis už pačios ląstelės dydį, uždengtą silicio apvalkale. Nuotraukos iš quebecpeche.com

Diatoms Didimosfenija geminuoja formuoti kietas kilometrines griuvėsius dugno substratuose švariose upėse ir upeliuose, sukuriant rimtą aplinkosaugos problemą. Aplinkosaugininkai išsprendė klausimą, kaip šie dumbliai tvirtinami ant akmenų greitai tekančiame vandenyje, pradedant kolonijos pradžią. Be šių diatomių stiebelių, be amorfinio silicio dioksido, yra ir kalcito mikropluošto. Pagal jų matmenų charakteristikas jie atitinka silicio apvalkalo poras. Todėl logiška manyti, kad kalcito mikrofibrilai kilę iš šių porų. Mokslininkai pasiūlė galimą jų formavimo mechanizmą dėl kompleksinės anglies rūgšties anhidrazės – fermentų klasės, reguliuojančios anglies dioksido ištirpimo vandenyje reakciją.

Vokietijos, Lenkijos ir Rusijos mokslininkų komanda, vadovaujama Hermann Ehrlich (Hermann Ehrlich) iš Freibergo kasybos akademijos (Vokietija) Eksperimentinės fizikos instituto (Vokietija), pristatė vieną iš šiuolaikinių aplinkos paslapčių – kaip vienos kamerosdiatominiai dumbliai Didymosphenia geminata įsikuria upių slenksčiuose, užfiksuotas ant akmenų paviršiaus. Šis dumbliai yra neįprasti įvairiais aspektais: pirma, būdamas viencelčių, jis gali susidaryti kolosalus agregatus, kurių ląstelės sudaro šakotas kolonijas; antra, jis turi labai ilgą kotelį, kurio pagalba jis pakyla gana aukštai virš substrato, vis dėlto lieka prie jo; trečia, ji išgyvena ir net klestės oligotrofiškuose vandenyse, kuriuose yra labai mažai organinių medžiagų ir turimų fosforo. Visos šios savybės suteikia jai stiprią dominuojančią padėtį – kilometro ilgio kilimai ant akmenukų ir dumblių dirvožemio, žymiai sumažinantys naudojamas žuvų ir bestuburių plotus.

Neseniai atvykus į Naująją Zelandiją, Australija, Čilė ir iš pradžių "Didimo", kaip tai sako aplinkosaugininkai, apgyvendino tik Šiaurės pusrutulio rezervuarus ir daugėja daugybėje upių ir šiaurinių Kanados ir Lenkijos upių ir upių, o tai tapo realia ekologine katastrofa. Taigi aplinkosaugininkai rimtai užsiima savo tyrimu, ypač kolonijų augimo inicijavimu.Galų gale, jei viena ląstelė yra užfiksuota, dėl greito suskirstymo ji netrukus sukels naują koloniją.

Aplinkos mokslininkas Maxas Boswellas (Max Sobowellas) demonstruoja neseniai Didimos banglentes ant vieno iš ežero upelių. Į viršų (Kanada). Nuotrauka iš duluthnewstribune.com

Kaip ląstelė gali fiksuoti akmenį su koteliu? Reikėtų pažymėti, kad pagrindinė kilimėlių biomasė yra sukurta būtent iš išorinės lytinės polisacharidinės apvalkalo stiebų ir aplinkinių jos stiebų. Prie prisilietimo ši biomasė yra labiau drėgnas medvilnė nei įprasta dumblių gleivė. Keista, kad šis jausmas turi aiškiai apibrėžtą priežastį ir paaiškinta taikant keleto stiebo Didimo mineraloginių ir elementinių analizių skaičių.

Yra žinoma, kad diatominių ląstelių skeletas turi silicio pagrindą. Daugelis amorfinio silicio junginių buvo randami pačiame stiebe, ir tai nenuostabu dėl nusistovėjusios silikato ląstelių ekonomikos. Stebina tai, kad be silicio stiebas buvo rastas mikrofibrilio kalcito skeletas. Šios 170-200 nm skersmens mikrofibriliai išsižadėjo iš kamieno porų išilgai kotelio iki substrato paviršiaus.Porų skersmuo atitinka mikrofibrelių skersmenį.

Mikropluošto dumblių stiebo vizualizacija Didimosfenija geminuoja. Kairėje – nuotrauka buvo nufotografuota nuskaitymo mikroskopu, mikrofibriliai aiškiai matomi koteliu (ilgis didelio masto segmentas 10 mikronų). Šių mikrofibrilių konjuguota elementinė kompozicija įrodo kalcio karbonato buvimą. Dešinėje – mikrofibrilų (matomų kaip velnelės) vieta diatomių kamiene (dažytos pagal spalvą), pritvirtintas prie pagrindo; matoma, kad stiebas guli į substratą. Paveikslai iš aptariamo straipsnio Išplėstinės funkcinės medžiagos

Pasirodo, Didimo gali vienu metu valdyti neorganines medžiagas, silicio dioksidą ir kalcitą. Ir jei pirmąja pagalba sukuriama tikroji ląstelės ląstelė, antrasis yra atsakingas už išorines sąveikas. Jis sustiprina kotelį, kelia ląstelę virš substrato paviršiaus ir netgi formuoja mikrokapillarius, kuriuose substrato tirpalai pakyla iki korinio apvalkalo. Tai kalcitas, prasiskverbiantis į substrato mikroelementą, tvirtai pritvirtina prie jo ląstelę net ir greitai tekančio vandens sąlygomis.

Mokslininkai pasiūlė, kad kalcitų mikrofibrio ląstelės susidaro per ląstelių kvėpavimą dėl įvairių anglies rūgšties anhidrazės.Išorinės ir vidinės karboanhidrazės ląstelės reguliuoja grįžtamą anglies dioksido ištirpimo vandenyje reakciją. Šios reakcijos metu protonai, karbonatų jonai ir bikarbonatų jonai yra skirtingose ​​proporcijose tirpaluose. Visa tai žymiai keičia terpės rūgštingumą aplink ląstelę, o kai kurie anglies anhidratai perneša terpės rūgštingumą į šarminę pusę, sumažina protonų skaičių, o kiti – rūgštus, padidindami bikarbonatų jonų kiekį. Dėl anglies anhidratų darbo – iš pirmo žvilgsnio, reguliuojant nedidelius aplinkinių sąlygų svyravimus aplink mikroskopines ląsteles, pavyzdžiui, sukurtos įspūdingos cianobakterinės stromatolitinės struktūros (žr .: E. V. Куприянова, N. A. Пронин, 2011. "Carboanhidrazė – fermentas, transformuojant biosferą "; anglų kalba yra angliavandenilio anhidrazės versija: fermentas, kuris pakeitė biosferą).

Didymo atveju akivaizdu, kad anglies anhidratai yra koncentruojami, sukoncentruoti apačioje pusėje, esančioje substrato, ląstelės. Jie surinko maksimalų mitochondrijų skaičių, dalyvaujančių kvėpavimo ir energijos apykaitos ląstelėje. Būtent šiuo tikslu stiebas pradeda augti.Anglies anhidratai, išeinantys per poras, prisideda prie terpės rūgštingumo padidėjimo, todėl substratas tirpsta mikroskopoje aplink apikosio porų lauką. Kaip rezultatas, substratuose susidaro mikroklavietės ir, be to, susidaro Cao jonų perteklius. Šis kalcis nedelsiant dalyvauja kalcito nanokristalų, kurie, kaip auga ląstelės, susidaro į mikrofibrius. Kristalizaciją tikriausiai užtikrina kita karboninės anhidrazės klasė, kuri padidina bikarbonatų koncentraciją greta pačių porų.

Tuo pačiu metu buvo išaiškinti du klausimai – paprastas ir sudėtingas: kodėl atrodė medvilnė ir kaip ląstelės fiksuojamos sparčiai. "Open" mechanizmas stiebų nustatymui "Didimo" gali padėti parengti kovos su jos augimu strategiją. Tačiau be ekologinių užduočių šis mechanizmas yra įdomus ir sudėtingų medžiagų kūrimo požiūriu. Jei dumblių ląstelė tuo pačiu metu gali susidoroti su silicio dioksidu ir kalcitu, tada labai intelektualūs baltųjų sluoksnių imitatoriai taip pat galės sukurti kažką panašaus.

Šaltinis: Hermanas Ehrlich, Michailas Motylenko, Pallaoor V. Sundareshwar, Aleksandras Ereskovsky Izabela Zgłobicka, Teresė Noga Tomasz Płocinski, Michailas V. Tsurkan, Elzbieta Wyroba Szymon Suski, Henrikas Bilski Marcin Wysokowski Hartmut Stocker Ana Makarova, Denisas Vyalikh, Juliane walter, Sergejus L. Molodtsov, Vasilij V. Bazhenov, Iaroslav Petrenko Enrico Langer Andreas Richter Elke Niederschlag Marcin Pisarek Armin springerspanielis Michael Gelinsky David Rafaja Andrzej Witkowski Dirk C. Meyer Teofil Jesionowski, Krzysztof J Kurzydłowski. Daugiafazis Biomineralization: paslaptingas Invazinės Silikatinės titnagdumbliai Gaminti Kristalinis Kalcitas // Išplėstinės funkcinės medžiagos. 2016. DOI: 10.1002 / adfm.201504891.

Apie kompozicines biomedžiagas taip pat žiūrėkite:
Mineralinio akių tunics moliuskų galėtų atskirti objekto, "elementus", 11.23.2015 formą.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: