我们都知道,细菌是一种微生物。顾名思义,微生物体积都非常小,肉眼不可见,这也是我们上学的时候学过的。不过,这种观念应该变一变了,最近,科学家们真的发现了肉眼可见的细菌!
据报道,这种细菌发现于加勒比海的一个红树林沼泽中。不得不说,加勒比海确实藏着很多秘密。2009年的时候,在北美洲加勒比海小安的列斯群岛中部的瓜德罗普(法国一个海外省)的小岛上,科学家就发现了当时最巨大的细菌,当时命名为Thiomargarita magnifica,简称T. magnifica,其长度达到了1厘米。
其中,magnus在拉丁语中代表“大”的含义,magnifique在法语中则代表华丽的意思。因此,这种细菌也可以意译为汉语,也就是华丽硫珠菌。
时隔十三年,再次有科学家来到加勒比海的小岛上进行研究。海洋生物学教授Olivier Gros将他取来的沼泽水样本倒进培养皿中的时候,就看到了这个细菌。据他描述,当时在培养皿中,他看到了细小的白色粉丝状物体漂在树叶和泥土上。
当时,他万万没有想到自己看到的竟然是一种巨型细菌的单独个体!在经过荧光、X射线、电子显微镜和基因组测序等等多种手段进行研究和分析后,研究人员才不得不承认,这就是一种巨大的单细胞细菌。
研究人员将它命名为Ca. Thiomargarita magnifica,也就是说,它和2009年发现的那种细菌同属于Thiomargarita属的细菌。其长度达到了2厘米,不仅是此前的T. magnifica细菌的2倍,更是大部分细菌的5000倍,也比其他已知的巨型细菌都要大50倍。
根据本研究的主要作者、加利福尼亚州的海洋生物学家Jean-Marie Volland的说法,其他细菌看到这只细菌,就像一个人看见了一个长得和珠穆朗玛峰一样高的人一样……你还别说,这个比例还挺精准的。
这挑战了微生物的认知,因为理论上微生物是无法用肉眼直接看到的。因此研究人员也指出,严格意义上讲,这种细菌已经不是微生物了。
问题在于,为何T. magnifica能够“出类拔萃”,长得如此巨大呢?在最新一期的《科学》杂志上,研究人员提出了几种理论,或许能够解答这个问题。想要回答这个问题,首先要解释为何其他的细胞无法长得如此巨大。
像动物、植物、真菌这样的生物,属于真核生物,其特点就是细胞的内部拥有着一个由核膜包裹的细胞核。顾名思义,细胞核是细胞最重要的部分之一,它储存着生物的遗传物质。相对应的,像细菌这样的生物,则属于另一种生物,那就是原核生物。也就是说,它们的细胞核周围没有核膜包裹。
奇怪的是,T. magnifica的细胞核也有一个特殊的内膜来包裹,研究人员用pepins来指代这种特殊的细胞结构。根据研究人员的说法,这个结构刷新了人类对细菌细胞结构的认知。
这种pepins可以给这些细胞提供一种特殊的能力,那就是生产更多的ATP。ATP的全称叫做腺嘌呤三磷酸腺苷,简称是三磷酸腺苷。我们总说葡萄糖是提供能量的基础糖类物质,但ATP才是生物体内最直接的能量来源。
在其他细胞体内,由于ATP很难被运输得很远,所以它们本身很难长得太大。而pepins可以帮助T. magnifica内部的ATP顺利运输,这也突破了其体型的限制。
另一个限制细菌体型的因素,就是其繁殖过程。我们知道,对于细菌来说,繁殖其实就是复制的过程。如果体型太大,那么它在复制的过程中还需要再扩大一倍,其内部的细胞结构不足以支持这个过程。而T. magnifica则没有这个问题,它可以仅仅将自身的一部分分类出来,就足以形成一个新的细胞。
总之,这种细菌在各个方面都打破了体型的限制,因此才能够获得远超过同类的体型。当然了,这些理论仍然还处于猜想阶段。pepins这种结构到底是不是这些细菌突破体型限制的关键,仍然有待于更多的研究。
据介绍,T. magnifica不仅体型巨大,基因组的规模也远超过它的同类。一般来说,原核生物细胞内的基因数量是3935个,而T. magnifica则拥有11788个基因!
研究人员还从遗传学的角度对它进行了分析,发现其基因组里还有进行硫磺氧化和碳固定的生物化学反应的基因,这意味着这种细菌是通过这种化学反应中的能量释放来为自己供养的。所以大家的另一个疑虑就可以打消了,它们不会入侵人体,因为这对双方来说都不是什么好事。
这会是地球上最巨大的细菌吗?
研究人员不这样认为,他们相信,世界上可能还有着更加巨大的细菌,就隐藏在人类的眼皮子底下,只不过人类还没有发现。一只单独的细菌到底可以长到多大呢?让我们发挥想象力,等待着科学家们更多的发现吧!