審核專家：紀(jì)十

生命領(lǐng)域觀察者

我們的身邊充斥著無(wú)數(shù)的細(xì)菌，然而我們卻看不見它們，因?yàn)榧?xì)菌個(gè)體非常小，絕大多數(shù)細(xì)菌的直徑大小在0.5 5μm之間，只能在顯微鏡下一窺它們的真容。然而，最近有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)2cm的“巨型細(xì)菌”，改變了人們對(duì)細(xì)菌世界的認(rèn)知。

該研究報(bào)告發(fā)表在《科學(xué)》雜志上 來(lái)源 science.org

華麗硫珠菌的發(fā)現(xiàn)

法屬安德列斯大學(xué)的奧利維爾·格羅斯在加勒比海的瓜德羅普群島的紅樹林里，發(fā)現(xiàn)了一種生長(zhǎng)在弗蘭德紅樹林樹葉表面的奇怪的白色長(zhǎng)條狀生物。經(jīng)過五年的研究，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋生物學(xué)家Jean-Marie Volland和他的合作伙伴們終于確認(rèn)這其實(shí)是一種細(xì)菌！它就是世界上最大的細(xì)菌——華麗硫珠菌。

白色的華麗硫珠菌，肉眼可見 來(lái)源丨sciencemag.org

本次發(fā)現(xiàn)的華麗硫珠菌并不是人類歷史上第一次發(fā)現(xiàn)巨型細(xì)菌，而是超越了1997年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的納米比亞嗜硫珠菌。納米比亞嗜硫珠菌與華麗硫珠菌同屬硫珠菌科，其長(zhǎng)度達(dá)到了0.75mm，相比于一般的細(xì)菌，它算細(xì)菌里面的“巨人”了，同時(shí)它也保持了20多年的“世界最大細(xì)菌”的紀(jì)錄。

納米比亞嗜硫珠菌的著色顯微照片 來(lái)源 維基百科

華麗硫珠菌體長(zhǎng)可達(dá)2厘米，堪稱細(xì)菌界的“巨獸”，是目前已知最大細(xì)菌體積的50倍，是絕大多數(shù)細(xì)菌的5000倍，這正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，Date團(tuán)隊(duì)之前才一直沒有認(rèn)為它是一種細(xì)菌。

巨型細(xì)菌和其他一些常見微小生物的比較 來(lái)源丨sciencemag.org

華麗硫珠菌是一個(gè)單一的細(xì)菌細(xì)胞，外形呈絲狀，又因?yàn)槭前咨?，所以看上去就像一根白色的“意大利面”?/p>

來(lái)源丨sciencemag.org

華麗硫珠菌屬于一種硫氧化γ-變形菌，不僅創(chuàng)造了最大的細(xì)菌的歷史記錄，同時(shí)也是第一個(gè)、目前唯一一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的以真核生物的方式分離其遺傳物質(zhì)的細(xì)菌。

細(xì)菌的特征

盡管華麗硫珠菌很大，但仍屬于細(xì)菌，我們這里就來(lái)復(fù)習(xí)一下細(xì)菌的特征。

細(xì)菌的主要構(gòu)成部分為細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)和細(xì)胞壁，部分的細(xì)菌還有莢膜、菌毛和鞭毛等其他細(xì)菌沒有的特殊結(jié)構(gòu)。

細(xì)菌模式圖 來(lái)源丨59baike.com

細(xì)菌都是原核生物，因此它一般是單細(xì)胞，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺乏細(xì)胞骨架以及膜狀胞器，最為大家所知的例子便是上學(xué)時(shí)生物課本里學(xué)過的線粒體和葉綠體。細(xì)菌是微生物里數(shù)量和種類最多的一種族群，其中包括了螺菌、弧菌、螺旋體、放線菌、桿菌、球菌、霉?jié){菌、立克次體、衣原體。

原核生物二分裂的過程 來(lái)源 維基百科

細(xì)菌主要以無(wú)性二分裂的方式繁殖，當(dāng)細(xì)菌生長(zhǎng)到一定的時(shí)期，擬核分裂一次形成兩個(gè)大小相等的擬核并且新核會(huì)移向兩側(cè)，最終細(xì)胞一分為二，在原來(lái)的細(xì)胞的中央，形成新的細(xì)胞膜。并且細(xì)胞分裂是一個(gè)連續(xù)的過程。有些細(xì)菌分裂后的子細(xì)胞分開，形成單個(gè)的菌體，有的則不會(huì)分開，構(gòu)成自己的特殊的排列方式，如鏈球菌、鏈桿菌等。

華麗硫珠菌為什么這么大？

早在上世紀(jì)50年代，美國(guó)科學(xué)家舍希特等就發(fā)現(xiàn)細(xì)菌細(xì)胞生長(zhǎng)的速度越快，細(xì)胞就越大。更為重要的是，該研究突破性地用了一個(gè)數(shù)學(xué)公式就描述了細(xì)菌的大小和生長(zhǎng)速度之間的關(guān)系，也就是說(shuō)只要知道了細(xì)胞生長(zhǎng)的速度，就可以比較準(zhǔn)確地推斷出細(xì)胞的大小。

一般情況下，細(xì)菌的體型越大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)就越難進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，這在很大程度上限制了細(xì)菌變得更大。研究人員認(rèn)為，華麗硫珠菌能成長(zhǎng)得如此之大，是因?yàn)樗兄冗M(jìn)的細(xì)胞和復(fù)雜的組織，增加了其表面積，因此可以吸收更多營(yíng)養(yǎng)和能量。此外，華麗硫珠菌能夠很好地利用紅樹林含硫水域底部的沉積物中硫的化學(xué)能量，也是其體型如此巨大的原因之一。

華麗硫珠菌的發(fā)現(xiàn)顛覆了人們對(duì)細(xì)菌的認(rèn)知，但是人類對(duì)于微觀世界的探索卻從未停止。人類認(rèn)識(shí)和研究微生物的這條知識(shí)之路，依然道阻且長(zhǎng)。