Nanobacteria: genuine structure and place in the Universe

Background. The term «nanobacteria» was introduced in 1990 after the detection of nanosize bacteria-like structures in tavertines. Similar objects were found in Antarctica on a meteorite, presumably originating from Mars. Nucleic acids, in particular 16S rRNA, were often found in such «organisms». Further studies have shown that "nanobacteria" could be the cause of a number of diseases in humans. Aim of the study. The main purpose was to highlight the history of the study of «nanobacteria»; to present research findings that allow to understand the structure of these objects; to describe their properties based on the current data; to bring arguments "pro et contra" the attribution of "nanobacteria" to bacteria or to living objects at all. Results. In 2008, the «nanobacteria» structure was finally deciphered. They turned out to be nanoparticles consisting of protein - fetuin-A and apatite, nucleic acid traces in previous researches were considered to be contamination. After that, it was offered to reject the term «nanobacteria» for the word «nanone». Nanones are formed in biological mediums in case of optimal fetuin-A/calcium ions ratio. In the environment of a multicellular organism, nanones can cause an infection process, which leads to tissue calcification. Significance. The discovered facts allow us to return to reasoning about how «alive» such objects are. Nanones are incapable of maintaining a constant inner medium as well as of reproduction. Nevertheless, they are self-organizing structures that are able to grow and form agglomerates. In a similar way, an incomplete set of «life attributes» can be observed in other structures, starting with Oparin-Haldane coacervate drops and Fox microspheres or prions, ending with viruses and even some cellular organisms, for example, Chlamydia spp. or Rickettsia spp. Such blurry borders between the living and non-living matters make us reflect about the definition of life itself and about what we want to find on other planets when searching for «traces of life».

Постановка проблемы. Уже более 30 лет научная общественность обсуждает загадочные марсианские «организмы», найденные в Антарктиде на остатках метеорита, который, как считается, был выбит с поверхности Марса 15 млн лет назад при столкновении планеты с другим небесным телом. Похожие образования были обнаружены ещё в 1981 г. в морской воде. Из-за своих малых размеров (10^-7…10^-8 м) «организмы» сначала получили название «ультра-микробактерии», впоследствии больше прижился термин «нанобактерии». Первоначально полагалось, что такая компактность является элементом адаптации к жизни в соленой воде. В составе подобных «организмов» нередко находили нуклеиновые кислоты, в частности 16S рРНК. Высказывались предположения, что они могут быть таксоном, принадлежащим α-2 протеобактериям. Более того, последующие исследования показали, что «нанобактерии» могут вызывать множество патологических процессов у людей. Так, обнаружено, что «нанобактериальный» «инфекционный» процесс может являться причиной рассеянного склероза, болезни Альцгеймера, сердечно-сосудистых заболеваний, артритов, образования зубного камня и конкрементов в почках. Сообщалось, что они даже могут вызвать специфический иммунный ответ. Цель работы - осветить историю изучения «нанобактерий»; представить исследовательские находки, позволяющие разобраться в структуре данных объектов; описать их свойства, опираясь на результаты актуальных работ; привести аргументы «за» и «против» отнесения «нанобактерий» к, собственно, бактериям и к живым объектам вообще. Результаты. В 2008 г. была окончательно расшифрована структура «нанобактерий». Ими оказались наночастицы, состоящие из белка - фетуина-А - и апатита, а следы нуклеиновых кислот в предыдущих исследованиях были признаны контаминацией проб вполне земными прокариотами, такими как Phyllobacterium mysinacearum. Тогда было предложено отказаться от термина «нанобактерия» в пользу слова «нанон». Наноны образуются в биологических средах при оптимальных соотношениях фетуина-А и ионов кальция. Они неустойчивы к УФ-облучению, а их белковая часть разрушается под действием протеаз. В условиях многоклеточного организма наноны способны вызывать обызвествление тканей, таким образом приводя к развитию упомянутых ранее патологических процессов. По иронии судьбы, в физиологических условиях роль самого белка - фетуина-А - как раз, и состоит в том, чтобы препятствовать отложению кальция в тканях. Практическая значимость. Обнаруженные факты позволяют снова вернуться к размышлениям о том, насколько подобные объекты являются «живыми». Наноны не способны к поддержанию постоянства внутренней среды или репродукции. Однако они являются самоорганизующимися структурами, могут расти и образовывать агломераты. Схожим образом неполноценный набор «атрибутов жизни» наблюдается и у других структур, начиная с коацерватных капель Опарина-Холдейна и микросфер Фокса или прионов, заканчивая вирусами и даже некоторыми клеточными организмами, например, Chlamydia spp. или Rickettsia spp. Такая размытость границ живого и неживого заставляет задуматься о самом определении жизни и о том, что же мы хотим найти на других планетах, когда ищем «следы жизни».