近日,美國國家實驗研究小組發布在《科學》雜志上的一篇文章表示,他們發現了目前地球上最大,體長可達兩厘米的超長細菌,這一研究成果引發熱議。細菌兩厘米是什麼概念?
要知道一般的細菌我們在肉眼下是看不見的,普通細菌的長度隻有1/500毫米,而這個細菌大到我們都可以肉眼看見,這一發現可謂是颠覆了我們對傳統細菌的認知,将我們認知細菌大小的上限提高了十倍,無疑開啟了有關細菌形态探索的新大門。
這種細菌的發現其實是一次偶然。該細菌早在2009年就被gros教授發現了,當時他來到加勒比海的一處紅樹林中,為了研究當地的海洋紅森林系統。某天他前往紅森林中探尋沉積物中的物質,偶然發現一些葉子上有某種乳白的絲狀物,随後他在一些沉積物上也發現了這種絲狀物,形如一根細繩。
這時,gros教授的好奇心突然被激起,他便把樣本帶回去研究。發現的時候以為它是一種真菌,但在研究五年後發現它其實是細菌。
silvina教授在采訪中表示當時他對這一生物進行了基因測序,發現它們有1100萬個堿基,包括11000個能夠清晰區分的基因。而普通細菌平均隻有400萬個堿基和3900個基因。因為它們實在是太大了,所以認定為其是真核生物,根本沒考慮過它們是細菌。但可以肯定的是,這隻能生物給他的第一印象就足夠獨特,看起來是一個被放大的單細胞。
在确定過它的屬性後,為了突出它的華麗和超越一般細菌的龐大體型,選擇了像拉丁語表示龐大的單詞Magnus和法語中表示華麗的單詞magnifique的結合體ca.thiomargarita magnifica命名,翻譯過來就是華麗硫珠菌。
細胞是單細胞原核微生物,可以在地球上任意的一個地方找到,我們與細菌是共存狀态,飯前便後洗手也是減少細菌進入體内。現在細菌的祖先大約是在35億年前在地球出現了。細胞質是細菌細胞的基礎,其内部包含着環形DNA作為遺傳物質。
與真核生物不同的是,原核生物的DNA不與蛋白質結合,細胞質被包裹在細胞膜之中,細胞壁韌而堅硬,由蛋白質和多糖共同組成,能為細菌細胞提供結構支持和保護。細胞壁之外主要是由多糖組成的莢膜,能保護細菌細胞并是一些細菌引起宿主疾病的元兇。一些細菌能夠通過它們的鞭毛進行主動運動。
細菌有出色的适應力和繁殖力,這也是它們為何如此普遍存在的原因。細菌既可以有性生殖也可以無性生殖,如果通過二分裂,就是無性生殖,最終會産生大量的單個細胞細菌。細菌有很多性狀,包括球狀、棒狀和螺旋狀。被稱為球菌等細菌可以單個、成對、成鍊的形式出現,許多産生化膿性感染或肺炎的細菌就是球菌。
呈棒狀的細菌被稱為杆菌,杆菌可以是無害的,例如食品工業中使用的乳酸杆菌,當然許多杆菌也會引起疾病。我們常聽大腸杆菌這一個詞,其實這也是杆菌的一種。如今用于細菌分組的方法主要是革蘭氏染色,根據不同類型的細菌細胞壁結構不同,染色也不同。而這次發現的華麗硫珠菌和普通細菌會有什麼不一樣呢?
華麗硫珠菌的發現可謂是有很大價值的,這種細菌中的巨人有一個巨大的基因組,并且被包裹在一個膜内。一般隻有像人類這種較為複雜的生物才有這種特征。細菌的DNA一般都是随意漂浮在細胞之中。生命一般被分為兩類:原核生物和真核生物,前者包括細菌和被稱為單細胞微生物,有漂浮的DNA,而我們日常生活所接觸到的世界中的各種細胞都屬于真核。
後者可以做到前者無法實現的事情,例如囊泡,将各種細胞功能劃分為細胞器,從而控制分子移動。華麗硫珠菌則将原核生物和真核生物二者之間的界限進行了模糊,不好判定它到底應該歸屬于哪一類,它成為首個以真核生物的方式在膜結合的細胞器中明确分離其遺傳物質的細菌。
雖然它仍是一種細菌,但是因為它的細胞内擁有包裹DNA的膜囊,這種核膜結合方式與真核生物相類似。再加上它還有一個類似液泡的細胞器,可以輔助分子進出。這個"液泡"也是使得它這麼大的一個重要原因。很多時候細菌被認為是微小且簡單的生命形式,有人将其稱為蛋白質袋,但該發現或許會慢慢改變人類對細菌的看法。
雖說老美的形象一直在國人心中不咋地。但這次還真不是它們研究的,要不說發明一種生物就不太可能實現。如果這種超認知的東西要是米國都能研發用來害人的話,就說明米國的技術早就碾壓全球幾十幾百年了。其實在發現華麗硫細菌之前也發現過大體型的細菌。1997年德國專家在非洲的納米比亞就發現了能夠用肉眼觀察到的細菌。
納米比亞珍珠硫細菌
納米比亞一帶微生物的生産力是很高的,海底的泥土也是缺氧狀态,缺氧的狀态下硫就很多。研究人員在研究過程中發現了一種硫細菌,它的個子大概有3/4毫米大,相當一個蒼蠅的細菌,肉眼就能進行觀察。後來将其命名為納米比亞硫珍珠菌,因為這種細菌内有硫,所以可以看起來像珍珠一樣。
它主要分布在陸架厭氧的環境中,依靠把硫氧化過來,把硝酸鹽還原。研究人員在解刨了納米比亞硫珍珠後,發現其内部實際是個液泡,這些液泡主要用于存儲大量的硝酸鹽。納米比亞在發現這麼大的細菌後很高興,甚至發行了帶有這種細菌圖案的郵票做紀念。
菌菌再來補充一些其他的大型單細胞生物。木薯粉黏菌(Brefeldia maxima,一種廣義的黏菌表面積可超過1平方米),脆性介殼蟲(Syringammina fragilissima,一種深海有孔蟲類最長可達20厘米),育枝蕨藻(Caulerpa prolifera,一種位于地中海的蕨藻,最長可超過3米)等等。微生物世界其實像我們肉眼客觀的世界一樣有各種各樣的生物,是複雜的,也是十分有趣的。
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