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新发现世上最大细菌,让科学家“打脸”

送交者: icemessenger[♂☆★★★SuperMod★★★☆♂] 于 2022-06-27 8:04 已读 161 次  

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这是人类迄今为止发现的最大细菌,这项发现,或将颠覆我们对单细胞世界的认知;

而发现这种大小的细菌,就像发现一个长得像珠峰一样高的人类。



生长在加勒比海红树林水下叶片上、世界新发现的最大细菌——华丽硫珠菌(Thiomargarita magnifica)构想图。


位于加勒比海的小安的列斯群岛(Lesser Antilles),由8个独立国家和许多附属和非主权国家(在政治上与英、法、荷、美均有联系)组成,而就在这个被划分国家最多的群岛上,发现了目前已知最大细菌,它们不用显微镜、肉眼即见,形状和长度都与人类睫毛相似,以厘米为单位(细菌通常只有1/500毫米左右)——华丽硫珠菌(Thiomargarita magnifica)。




这些“小白毛”被发现于小安的列斯岛瓜德罗普岛(Guadeloupe),一处红树沼泽的微咸海水中,这是一种巨大的白色细菌,潜伏在腐烂树叶上。



瓜德罗普岛航拍



2022年4-5月,瓜德罗普群岛的红树林航拍照片。



瓜德罗普群岛红树林采样点航拍。


华丽硫珠菌比普通细菌大1000多倍;比之前发现最大的细菌,足足大了50倍。

在此之前,细菌体型纪录保持者、先前的“迄今为止最大”——纳米比亚硫珠菌(Thiomargarita namibiensis)它被发现于1999年,长得像一串白色珠子。



纳米比亚嗜硫珠菌的染色显微照片


新发现的细菌来细菌界“砸场子”,科学定论被“打脸”。



华丽硫珠菌与美元一角硬币


“细菌一直在挑战教科书对它们的描述。”澳大利亚莫纳什大学的微生物学家Chris Greening说;水生微生物学家Danny Ionescu则一语破的:“科学家一直试图定义边界,并说,细菌不可能达到这个或那个大小,因为有一定的理论极限——

但很显然,细菌没看过我们的教科书。”



一张图看懂华丽硫珠菌到底有多巨大,作为一种细菌,它甚至比昆虫纲的果蝇还大


先前发现的巨型细菌由成百上千个细胞组成,其中一些还可以形成“厘米”长的细丝;但新发现的华丽硫珠菌却是个单一的细菌细胞,形状、大小与睫毛差不多。



华丽硫珠菌


美国最杰出实验室之一、劳伦斯伯克利国家实验室海洋生物学家Jean-Marie Volland领导了这项研究,他在接受《国家地理》采访时说:“当我们意识到如此庞大的丝状细菌实际上是个单细胞细菌,那一瞬间的心花怒放无以言表。”



华丽硫珠菌研究的领导者Jean-Marie Volland及其团队成员,(左起)Tanja Woyke, Jean-Marie Volland, Olivier Gros, Silvina Gonzalez-Rizzo and Shailesh Date


庞大的体积并非唯一令人瞠目的特征——

华丽硫珠菌的结构比之前发现的任何细菌都复杂;而且,与大多数细菌不同的是,它将DNA整整齐齐地存储在自己的“数据包”中。



华丽硫珠菌


细菌属于原核生物的分支,原核生物是最基本的生物,人们经常将它们描述为单层膜所包围的“一袋酶”,认为这袋酶在细胞质中自由生长,没有任何主动调节。细菌原核细胞与真核细胞(包括动物、植物和真菌细胞)的不同之处在于,它们没有细胞核,而细胞核是一个单独的“隔间”,里面存放着DNA。

但发现华丽硫珠菌就颠覆了这一说法,它们具备一种“原始细胞核”,并将其遗传物质包装在被膜包围的“隔间”内。



放大4倍,一种念珠藻属的蓝细菌。蓝细菌是一类能通过光合作用获取能量的革兰氏阴性菌;蓝细菌属于原核生物界,而非真核生物中的藻类。


华丽硫珠菌独特的“隔间”,科学家将其命名为“pepins”,这些“pepins”的结构进一步模糊了细菌和真核细胞之间的区别。其独特之处在于——尽管所有巨型细菌都能携带多个基因组拷贝,但华丽硫珠菌在一个细胞中就携带了超70万个基因拷贝。



华丽硫珠菌


华丽硫珠菌或将帮助人们弄清为什么真核生物基因组(如动植物细胞中的基因组)会变得越来越大。

长期以来,人们一直认为细菌细胞不可能很大,例如,一个细胞越大,就需要更大的表面积吸收更多营养和能量,从而维持如此之大的有机体,越大越有负担。

根据微生物学家Chris Greening的解释,华丽硫珠菌通过拥有更先进的细胞和复杂组织去打破规则——

作为细菌,它们居然拥有类似动植物的高级细胞。




华丽硫珠菌研究的领导者Jean-Marie Volland及其团队表明——正如前文提到,该细菌的结构被细分为许多“隔间”,这些“隔间”执行不同的功能,并极大增加了可用的表面,而正是这种复杂性,很可能帮助该生物突破了人类预测的细菌细胞大小限制。




Volland指出:“细菌可以固定碳、利用糖;它们可以在各种基质上生长;它们可以交流、可以发出信号;它们有各种复杂的机制,也有社会行为能力;其中一些有复杂的生命周期。所以,我们不可以再武断地说如果它是细菌就很简单,而是真核生物它就很复杂了。”


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