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【学术前沿】bioRxiv:细菌中的“巨人族”?科学家发现一种肉眼可见的微生物

时间:2022-03-31      浏览:1004

通常提到微生物,是指肉眼难以看清,小到需要借助光学显微镜甚至电子显微镜才能观察到的微小生物的总称。但是最近Jean-Marie Volland等人发现了一种肉眼可见的细菌,这或将颠覆人们对于微生物的认知。

 

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大多数细菌的细胞长度在2μm左右,最大的可以达到750μm左右;这些细胞长度在几十甚至上百微米的细菌被称为巨型细菌。这些巨型细菌的存在也为科学家们提出了这样一个问题:自然界中是否还存在更加巨大的细菌?

 

Volland等人便发现了一种来自海洋硫化物的新型无柄丝状硫化菌,长度超过目前所有已知巨型细菌约50倍,达到了肉眼可见的厘米级别。这是一种丝状的单细胞生物,被发现于加勒比海的红树林中,长度能够达到2cm。他们将这种细菌命名为Thiomargarita magnifica(以下简称为Ca.T.magnifica)。

 

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Ca.T.magnifica比以前我们认识的任何单细胞原核生物都大得多,Volland等人使用了荧光染料、激光共聚焦扫描显微镜和具投射功能的电子显微镜来研究这种巨大的微生物,引人注目的是,所有的技术都表明,每一根纤维在其长度内几乎都是一个连续的细胞,没有分裂间隔,这表明这种巨大的细菌是一种单细胞生物。

 

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我们知道细菌是一种原核生物,原核生物和真核生物相比最大的区别便是真核生物具有核膜包被的遗传物质,而原核生物则没有明显的核膜。与其他的细菌相比,Ca.T.magnifica的基因并不像其他原核生物那样,能够在细胞内自由漂浮,而是被包裹在一层生物膜中,这有点类似于真核生物。

 

Volland等人还发现Ca.T.magnifica是一种具有大基因组的多倍体细胞,即它的细胞中含有大量的基因组拷贝,这与其他巨型细菌类似。多倍体已被证明可以降低基因的选择压力,这些巨型细菌细胞中的基因组广泛分布在整个细胞当中,从而支持了局部分子机制和整体细胞生长的需求,以使它们的细胞体积能够生长的更大。而Ca.T.magnifica和其他巨型细菌不同的是,它的基因组拷贝数足足比其他巨型细菌高出一个数量级。

 

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Ca.T.magnifica的发现颠覆了“微生物是只能用显微镜才能看到的微小生命”这一观点,这一观点很有可能阻止人们发现更多的巨型微生物,大而复杂的微生物可能隐藏在更显而易见的地方。也许Ca.T.magnifica并不是自然界中最大的微生物,也许人们还会发现更加巨大的微生物,研究它们罕见的生物特征可以使人们在了解生物复杂性的进化中更进一步。

 

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【参考文献】

[1] Jean-Marie Volland et al., A centimeter-long bacterium with DNA compartmentalized in membrane-bound organelles. biorxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.02.16.480423

 

 

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