科學家發現有史以來最大細菌,長度達2厘米!還屬於微生物嗎?

2022年06月25日11:48:02 科學 1548

細菌是地球上分佈範圍最廣、體積最小、種類最多的生物,可以說在地球的幾乎每個角落,在我們日常生活的每時每刻,都會有細菌的身影。

通常情況下,作為微生物的一種,細菌的個頭都是非常小的,用肉眼很難發覺它們的存在,只有用顯微鏡才能看到。而近期,美國的科學家,卻打破了這種傳統認知,所發現的細菌個頭明顯要大得多,不但用肉眼能清晰可見,而且直徑達到了2厘米,這簡直顛覆了我們對微生物概念的認知!

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打破紀錄的巨型細菌

此前,科學家們發現的最大細菌,是在1999年在納米比亞發現的,被命名為「納米比亞的硫磺珍珠」,其形態為一串白色的珠子,有的個體能達到0.75毫米,用肉眼差不多能分辯出來。在此後的10年時間裏,這種單細胞的細菌,以超出尋常的「個頭」,保持着世界上最大細菌的紀錄。

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這種情況,在2009年被打破。科學家們在北美洲加勒比海列斯群島中部的一個小島上,發現了直徑約為1厘米的巨型細菌,被命名為「華麗硫珠菌」。這種細菌屬於首次被發現,當發現的時候,它們正靜靜地潛伏在紅色紅樹林沼澤鹹水體中的一片腐爛的葉子上。科學家們在發現這種細菌後,顯得異常興奮,一方面說明加勒比海區域應該隱藏着更多之前人們所不知道的事情,而另一方面,這麼大的細菌,將會直接衝擊人們對微生物的定義。

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又過去13年,科學家們再次來到這片水域,並從水域中取出一些水樣,接下來想進行微生物培養實驗。沒想到,在採集的樣品中,上面漂浮着一些呈白色粉絲狀的東西,當時以為是樣本中含有的一些植物花粉或者其他雜質。後來,通過對水樣進行熒光、X射線電子顯微鏡以及基因組測序等一系列工序,並最終進行研究和分析後發現,這些粉絲狀的物體,並非一開始認為的是干擾性的雜質,而是實打實的單細胞生物。

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這種細菌的長度達到了2厘米,是13年前發現最大細菌的兩倍,要比其他典型的細菌「個頭」大1000倍以上,甚至比果蠅的身體細胞還要大。這種細菌被命名為T. magnifica,經鑒定,它與13年前發現巨型細菌為同一屬,可以說是近親。此次發現,研究人員欣喜地稱:「發現這種細菌,就像遇到一個與珠穆朗瑪峰一樣高的人。」

這種巨型細菌還是「細菌」嗎?

很多生物學家表示,這種新的巨型細菌的發現,使人類越來越認識到,微生物世界存在着我們難以想像的複雜性和多樣性,同時細菌「家族」也將具有我們前所未知的複雜結構以及基因的適應性,只有這樣才能讓它們長到讓人意料之外的細胞大小。

有一些生物學家表示,在傳統的認知中,微生物這個概念,形容的是那些肉眼看不到的微小生物,而此次的新發現,將讓我們重新審視微生物這個概念,我們應該不能再簡單地將細菌確定為微生物了,這個概念似乎已經過時。

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從生物學分類上看,細菌屬於原核生物,而像目前我們周圍的動物、植物以及真菌生物,其細胞都屬於「真核細胞」,細菌這種原核生物與真核生物最明顯的區別就是,其細胞中並沒有細胞核,也就是說沒有單獨存放DNA遺傳物質的「隔間」。

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此次發現的新巨型細菌,也打破了這種對細菌屬於原核生物的認知,因為這種巨型細菌的細胞內,它的遺傳物質是被包裹在類似一層「內膜」之中的。那麼,如果不將這種巨型細菌歸結為原核生物,也會帶來一個問題,那就是它們的確是只由一個細胞構成的。要解決這個問題,要麼需要更改細菌的定義,要麼就需要更改關於原核生物的定義,反正都是顛覆性的。

為什麼能長這麼大?

長期以來,科學家們認為,單細胞的生物不可能長到很大,因為細胞越大,要想維持細胞的生理活性,就必須吸收足夠多的能量和營養物質,才會使表面積增大,當達到一定程度以後,就無法再支撐足夠多的能量和營養物質吸收、儲存和轉化空間了。而且隨着細胞體積的增大,其內部ATP這種能量獲取的最直接來源,將會變得極難傳輸。

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但是,T. magnifica這種巨型細菌,在很多方面都打破了上述人們的傳統認知,它的細胞結構被「刻意」地分隔成了很多相對獨立的「隔間」,每個「隔間」都在執行着不同的功能,相當於在一個細胞的基礎上,又分成了若干相互獨立又相互協調的「亞細胞」,從而能夠突破較大體積、較大表面積對細胞機能的諸多限制。

更為特殊的是,這種細胞的DNA遺傳物質,在由膜結合構成的「隔間」中被「保護」起來,僅是核心區的這種遺傳物質,就差不多有香瓜種子那麼大。這種被隔離出來的遺傳物質及其結構,使細菌和真核生物細胞之間的區別變得模糊了,確保實現對機體更有效的控制性和機體結構的複雜性。正是這種結構,使得T. magnifica細菌的基因數量,超過了11000個,要比一般的細菌多出好幾倍。

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以上是關於這種細菌體型能夠如此之大的內在原因,而從外界來看,生物的生存和發展,必須要有與之相適應的外界環境,從而為其提供充足的能量和物質來源。經檢測,這種巨型細菌的基因中,含有可以進行硫磺氧化和碳固定的生物化學反應基因,也就是說從周圍環境中攝取一些無機化學物質,通過機體的生理化學反應,轉化為能量來滿足新陳代謝、生長發育以及繁殖的需要。

從科學家們的分析來看,這種巨型細菌不但可以固定碳、使用糖,還能夠在各種基質和相應自然環境下生長,另外還可以進行彼此的「交流」,甚至能發出信號,說明這些巨型細菌不僅具有超出一般細菌的複雜機制,還存在着一定的「社會行為能力」,這絕對又一次顛覆了我們對簡單微生物特徵的認知。

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還是那句話,大千世界無奇不有,世界上的一些角落裡,肯定還存在着我們前所未知的生物和現象,等待着我們去發現和破解。

#美國科研團隊發現2厘米長巨大細菌#

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