Thiomargarita namibiensis является грамотрицательная коккоидный Proteobacterium , найденный в океане отложениях континентального шельфа в Намибии . Это самая крупная изкогда-либо обнаруженных бактерий , как правило, 0,1–0,3 мм (100–300 мкм) в диаметре, но иногда достигает 0,75 мм (750 мкм). [1] [2] Клетки Thiomargarita namibiensis достаточно велики, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Хотя этот вид является рекордсменом по численности самой крупной из известных бактерий, Epulopiscium fishelsoni, ранее обнаруженный в кишечнике рыб-хирургов, вырастает немного длиннее, но уже. [требуется разъяснение ]
Thiomargarita namibiensis | |
---|---|
Окрашенная микрофотография Thiomargarita namibiensis | |
Научная классификация | |
Домен: | Бактерии |
Тип: | Протеобактерии |
Класс: | Гаммапротеобактерии |
Заказ: | Тиотрихалес |
Семья: | Thiotrichaceae |
Род: | Тиомаргарита |
Разновидность: | Т. namibiensis |
Биномиальное имя | |
Thiomargarita namibiensis Schulz et al. , 1999 г. |
Тиомаргарита означает «серная жемчужина». Имеется в виду внешний вид ячеек; они содержат микроскопические гранулы серы, которые рассеивают падающий свет, придавая клетке жемчужный блеск. Как и у многих коккоидных бактерий, таких как Streptococcus , их клеточное деление имеет тенденцию происходить вдоль одной оси, в результате чего их клетки образуют цепочки, похожие на нити жемчуга. Название вида namibiensis означает «из Намибии».
Вхождение
Разновидность была обнаружена Хайде Н. Шульц и другими в 1997 году, в прибрежных донных отложениях в Уолфишах (Намибия). Шульц и ее коллеги из Института морской микробиологии Макса Планка были на российском исследовательском судне « Петр Котцов» , когда их заинтересовал белый цвет этого микроба. На самом деле они искали других недавно обнаруженных морских бактерий, поедающих сульфиды , - тиоплока и беггиатоа . В итоге они сделали совершенно новое открытие, гораздо более крупного родственника штамма двух других бактерий. [3] В 2005 году близкородственный штамм был обнаружен в Мексиканском заливе . [4] Среди других отличий от намибийского штамма, мексиканский штамм, кажется, не делится по одной оси и, соответственно, не образует цепочек.
Ранее самой крупной из известных бактерий была Epulopiscium fishelsoni длиной 0,5 мм. [5]
Состав
Хотя Thiomargarita по функциям близок к Thioploca и Beggiatoa , их структуры оказались совершенно разными. Клетки Thioploca и Beggiatoa намного меньше по размеру и растут плотно друг на друга в длинные нити. Их форма необходима для того, чтобы они могли перемещаться в океанические отложения в поисках большего количества сульфидов и нитратов. Напротив, Thiomargarita растут рядами отдельных одиночных шаровидных клеток, что не позволяет им иметь такой диапазон подвижности, как у Thioploca и Beggiota .
Из-за отсутствия движения Thiomargarita адаптировались, образуя очень большие запасающие нитраты пузыри, называемые вакуолями , что позволяет им пережить длительные периоды нитратного и сульфидного голодания. Вакуоли дают им возможность оставаться неподвижными, просто ожидая, пока богатая нитратами вода снова захлестнет их. Именно эти вакуоли объясняют размер, который ученые ранее считали невозможным. Ученые не обращали внимания на крупные бактерии, потому что бактерии используют диффузию для перемещения химических веществ, а этот процесс работает только на крошечных расстояниях. Это означает, что цитоплазма должна быть близко к клеточной стенке, что значительно ограничивает их размер. Но Thiomargarita являются исключением из этого ограничения по размеру, поскольку их цитоплазма формируется по периферии клетки, а вакуоли, накапливающие нитраты, занимают центр клетки. По мере того, как эти вакуоли набухают, они вносят большой вклад в рекордный размер. Он является рекордсменом по количеству самых крупных бактерий в мире, объем которого в три миллиона раз превышает объем обычных бактерий. [6]
Метаболизм
Бактерия хемолитотрофна и способна использовать нитрат в качестве концевого акцептора электронов в цепи переноса электронов . Организм окисляет сероводород (H 2 S) до элементарной серы (S). Он откладывается в виде гранул в периплазме, обладает высокой преломляющей способностью и опалесцирует, что делает организм похожим на жемчужину.
В то время как сульфид доступен в окружающих отложениях, продуцируемых другими бактериями из мертвых микроводорослей , опустившихся на морское дно, нитрат поступает из морской воды выше. Поскольку бактерия сидячая , а концентрация доступного нитрата значительно колеблется с течением времени, она хранит нитрат в высокой концентрации (до 0,8 молярной [7] ) в большой вакуоли, подобной надутому баллону, который составляет около 80% ее объема. размер. [8] Когда концентрация нитратов в окружающей среде низкая, бактерия использует содержимое своей вакуоли для дыхания. Таким образом, наличие центральной вакуоли в ее клетках позволяет длительное время выживать в сульфидных отложениях. Без моторика Thiomargarita клеток компенсируется за счет своего большого размера сотовой. [9]
Недавние исследования также показали, что бактерия может быть факультативно анаэробной, а не обязательно анаэробной, и, следовательно, способной дышать кислородом, если его много. [10]
Значимость
Гигантизм обычно является недостатком для бактерий. [11] Бактерии получают питательные вещества посредством простого процесса диффузии через клеточную мембрану, так как им не хватает сложного механизма поглощения питательных веществ, обнаруженного у эукариот . Бактерия большого размера будет означать более низкое отношение площади поверхности клеточной мембраны к объему клетки. Это ограничит скорость поглощения питательных веществ до пороговых уровней. [12] Крупные бактерии могут легко умереть от голода, если у них нет другого резервного механизма. T. namibiensis решает эту проблему за счет наличия больших вакуолей, которые могут быть заполнены нитратами, поддерживающими жизнь. [13]
Рекомендации
- ^ "Самая большая бактерия: Ученый обнаруживает новую бактериальную форму жизни у африканского побережья" , Институт морской микробиологии Макса Планка , 8 апреля 1999 г., архивировано с оригинала 20 января 2010 г.
- ^ Список названий прокариот, стоящих в номенклатуре - Род Thiomargarita
- ^ Amsden, Brandi, Thiomargarita namibiensis , заархивировано из оригинала 12 апреля 2012 г. , извлечено 2 июня 2014 г.
- ^ Карен М. Каланетра, Саманта Б. Джой , Николь Р. Сансери, Дуглас С. Нельсон. Новые вакуолизированные серные бактерии из Мексиканского залива воспроизводятся восстановительным делением в трех измерениях. Экологическая микробиология (2005) 7 (9), 1451–1460 DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2005.00832.x
- ^ Рандерсон, Джеймс (8 июня 2002 г.), «Рекордсмен» , New Scientist
- ^ Крупнейшие бактерии в мире , октябрь 2001 г.
- ^ Schulz HN, Brinkhoff T, Ferdelman TG, Mariné MH, Teske A, Jorgensen BB (апрель 1999 г.), «Плотные популяции гигантских серных бактерий в отложениях шельфа Намибии» , Science , 284 (5413): 493–5, Bibcode : 1999Sci ... 284..493S , DOI : 10.1126 / science.284.5413.493 , PMID 10205058 , S2CID 32571118 .
- ^ Kalanetra KM, Joye SB, Sunseri NR, Nelson DC (сентябрь 2005 г.), «Новые вакуолизированные серные бактерии из Мексиканского залива воспроизводятся посредством восстановительного деления в трех измерениях», Environ. Microbiol. , 7 (9): 1451-60, DOI : 10.1111 / j.1462-2920.2005.00832.x , PMID 16104867 .
- ^ Род Thiomargarita . Хайде Шульц. Прокариоты 2006, часть 3, раздел 3.3, 1156–1163
- ^ Schulz HN, de Beer D (ноябрь 2002 г.), «Скорость поглощения кислорода и сульфида, измеренная отдельными клетками Thiomargarita namibiensis с помощью микроэлектродов», Applied and Environmental Microbiology , 68 (11): 5746–9, CiteSeerX 10.1.1.335.4467 , DOI : 10,1128 / AEM.68.11.5746-5749.2002 , КУП 129903 , PMID 12406774 .
- ^ Гигантская бактерия несет тысячи геномов. Новости природы, 8 мая 2008 г.
- ^ « Экстремальная полиплоидия в большой бактерии ». Proc Natl Acad Sci USA 2008, 105: 6730–6734.
- ^ «Крупнейшие бактерии в мире» . Океанографическое учреждение Вудс-Хоул . Проверено 5 января +2016 .
Внешние ссылки
- Макрофотографии Thiomargarita namibiensis