發現細菌之王?美國發現2厘米長巨大細菌!這麼大還能叫細菌嗎?

2022年06月26日06:30:04 科學 1118

細菌,即為原核生物,是指一大類細胞核無核膜包裹,只存在稱作擬核區的裸露DNA的原始單細胞生物。主要由細胞膜、細胞質核糖體等部分構成,且絕大多數細菌的直徑大小在0.5~5μm之間。

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但據美國《科學》雜誌官網報道,由美國一研究小組在24日發行的《科學》雜誌上發表文章稱,發現了最大長度可達2厘米的巨大細菌。

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也就是說,這種巨大的細菌要比大多數細菌大 5000 倍。這種差距就像是一個人遇到另一個像珠穆朗瑪峰一樣高的人!這真的是「發現」不是「發明」?這麼大也能算細菌?怎麼長這麼大的?

乍一看,試管中略顯渾濁的液體像是一勺雨水,裡面充滿了樹葉、碎片,甚至是更輕的不明絲線。但實際上,在培養皿中,漂浮在葉子碎片上方的絲線,是肉眼可見的單個細菌。

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這種細菌本身是由瓜德羅普島安的列斯大學海洋生物學教授 Olivier Gros 於 2009 年在加勒比地區的紅樹林沼澤中發現的。在發現時,海洋生物學教授 Olivier Gros 正在尋找利用硫產生能量的細菌。

然而,當他將他的沼澤水樣本倒入培養皿時,他發現了一些非常奇怪的東西。肉眼可見的細細的「粉絲狀」線在樹葉和泥土上方飄蕩。

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上圖:瓜德羅普島紅樹林中的採樣點視圖

隨後在接下來的幾年裡,研究人員使用熒游標記、X 射線電子顯微鏡和基因組測序等手段,對這種不尋常的有機體進行了一些研究,驚訝地發現它是一種硫氧化原核生物,並將其命名為大號硫珠菌(Thiomargarita magnifica)。

當然,大號硫珠菌既然是原核生物,那麼被稱為細菌也的確名副其實。而且在近日,研究人員還於《科學》雜誌上,報告了他們的發現,揭開了這種巨大細菌的體型突破理論極限大小的秘密。

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大號硫珠菌為什麼能長這麼大?

眾所周知,當細胞逐漸長大,體積增加的比例要比表面積增加得多。這樣,當細胞增大到一定程度時,質膜的表面積就不適應細胞進行內外物質的交換,細胞為了維持一個最佳的生存條件,必須維持最佳的表面積,從而限制了體積的無限增大。

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同時,一些重要的分子在細胞內的拷貝數是很少的,當細胞體積增大時,這些分子的濃度就越來越稀釋,一些重要的生化反應需要一定的濃度才能進行,所以細胞內分子濃度也就成了限制細胞體積無限增大的另一個因素。但大號硫珠菌卻擁有自己獨特的方法,解決以上限制體型大小的問題。

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一般來說,細菌屬於原核生物的一種,其遺傳物質漂浮在體內,而沒有被膜包裹。但大號硫珠菌的DNA卻被裝一個特殊的膜中,只不過還是不同於真核細胞的細胞核。因此,大號硫珠菌仍是原核生物。

緊接著,研究人員就決定,將這些微小的細菌細胞器稱為「pepins」(指的是在西瓜或獼猴桃等水果中發現的小種子)。

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由於大號硫珠菌有更多的膜可供使用,所以它可以分配製造ATP(三磷酸腺苷)的蛋白質機器。而ATP則是生物體內最直接的能量來源,是細胞內能量傳遞的「能量通貨」,負責儲存和傳遞化學能

而其他細菌內部沒有膜,因此放置 ATP 生成機器(ATP 合酶)的唯一位置是包裹整個生物體的細胞包膜。所以比起大號硫珠菌,其他細菌很難將能量傳輸很遠,進而限制了大多數細菌細胞的大小。

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此外,限制大多數細菌體型的另一個因素,是它們的體積必須能夠翻倍才能分裂成兩半實現繁殖。 而大號硫珠菌卻只需要,簡單地分離出自身的一小部分以產生子細胞,就能實現繁殖,因此體型不受這一因素限制。

並且,大號硫珠菌的基因組比其他細菌豐富得多,有11,788 個基因,而普通原核生物只有 3,935 個基因。

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總而言之,巨型細菌的發現讓我們意識到,人類對於微生物大小的認知存在偏差。也許可能還有其他巨型細菌,就隱藏在我們的周圍,躲在我們的眼皮底下,而還沒有被我們發現。

#美國科研團隊發現2厘米長巨大細菌#

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