肉眼可见!研究发现世界上最大细菌长达 1 公分

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科学家发现了迄今为止世界上最大的细菌,是一种肉眼可见的丝状生物体,大约有人类睫毛那么大,长度接近一公分。该细菌被命名为 Thiomargarita magnificaT. magnifica),通过将硫氧化来获取能量以维持生命,并且比任何其他已知的细菌大 50 倍。T. magnifica 于 2009 年在加勒比海瓜德罗普岛的红树林中首次被发现,海洋生物学家 Jean-Marie Volland 的研究随后证实它是一种单细胞生物。

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研究结果上周于《科学》杂志中发表,首次提出对这种非比寻常的细菌的见解。团队发现,这些细胞可以通过特殊且复杂的生物学原理,以超过理论极限的数量级生长。T. magnifica 显示出前所未有的多倍性,具有超过 50 万个拷贝的超大基因组,并经历了染色体不对称分离到子细胞的双态性生命周期。论文其中一位共同作者,来自劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的科学家 Jean-Marie Volland 形容:“ 这就像一个人遇见另一个像珠穆朗玛峰一样高的人。”

研究人员指出,伴随着基因组材料的分室作用以及膜结合细胞器中的蛋白质合成,显示 Thiomargarita 系的复杂性增加,并挑战科学界对细菌细胞的传统概念。

以独特的遗传特性克服生长限制

在其他细菌中,遗传物质在细胞内自由移动,通常以环形染色体的形式存在。但是研究团队发现在 T. magnifica 中,遗传信息被储存在几十万个名为 pepin 的膜结合细胞器中,当中每个均含有 DNA 以及负责转译 DNA 指令以制造蛋白质的核糖体。这些膜结合结构共同承载了多达 70 万个拷贝的超大基因组,大量的基因组拷贝散布在细胞内,支援分子机械和细胞生长的局部需求。

关于这种巨型细菌,尚有许多问题仍未得到解答,例如红树林具有大量的含硫分子和吃硫微生物的特殊栖息环境是否对这种细菌的存在至关重要?每个 pepin 到底储存了多少份基因组?又是否都含有相同的遗传物质、核糖体和蛋白质的组合?以及如此大型的基因组如何以一个整体形式运作?研究人员假设该基因组可能由编码次级代谢的基因主导,这些基因与抗生素或生物活性化合物的生产有关。

研究人员认为,T. magnifica 的发现意味着尚有其他大型和更复杂的细菌有待发现。透过调查它们罕见的生物学特性、能量代谢以及 pepin 的确切作用和性质,将有助人类进一步了解生物复杂性的进化。

作者:Fujie Tham
编译:Richard Chou
原文:Scientists Identify World Largest, Centimeter-Long Bacteria – GeneOnline News

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参考资料:

  1. https://www.nature.com/articles/d41586-022-01757-1
  2. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abb3634

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