瓜德羅普島紅樹林中發(fā)現(xiàn)巨型細(xì)菌Ca. Thiomargarita magnifica 比正常的大5000倍
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：美國能源部聯(lián)合基因組研究所的研究人員宣布，盡管一種新發(fā)現(xiàn)的羅普細(xì)菌在肉眼下是可見的，但顯微鏡顯示了意想不到的島紅貴陽云巖區(qū)外圍上門包夜崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排面到付款復(fù)雜性。乍一看，樹林試管中略顯渾濁的中發(fā)正常水看起來像一瓢雨水，其中充滿了樹葉、現(xiàn)巨型細(xì)碎屑，比倍甚至還有更輕的瓜德絲線。但在培養(yǎng)皿中，羅普細(xì)如粉絲的島紅絲線微妙地漂浮在樹葉碎片之上，被發(fā)現(xiàn)實際上是樹林單體細(xì)菌細(xì)胞，肉眼可見。中發(fā)正常
這種不尋常的現(xiàn)巨型細(xì)尺寸非常值得注意，因為如果沒有顯微鏡的比倍幫助，細(xì)菌通常是瓜德不可見的。“它比大多數(shù)細(xì)菌大5000倍。”ean-Marie Volland說，他是美國能源部（DOE）聯(lián)合基因組研究所（JGI）的一名科學(xué)家，JGI是DOE科學(xué)辦公室的用戶設(shè)施，位于勞倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）和加州門洛帕克的復(fù)雜系統(tǒng)研究實驗室（LRC），擁有聯(lián)合任命。在2022年6月24日的貴陽云巖區(qū)外圍上門包夜崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排面到付款《科學(xué)》雜志上，Volland及其同事，包括JGI和伯克利實驗室、LRC以及瓜德羅普島安的列斯大學(xué)的研究人員，描述了這種巨型絲狀細(xì)菌的形態(tài)和基因組特征，以及它的生命周期。
對于大多數(shù)細(xì)菌來說，它們的DNA在其細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中自由漂浮。這種新發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌物種使其DNA更有組織?！霸擁椖孔畲蟮捏@喜是意識到這些遍布整個細(xì)胞的基因組副本實際上包含在一個有膜的結(jié)構(gòu)中，”Volland說?！岸@對于一個細(xì)菌來說是非常意外的。”
紅樹林中的奇特邂逅
這種細(xì)菌本身是由位于瓜德羅普島的安的列斯大學(xué)的海洋生物學(xué)教授Olivier Gros在2009年發(fā)現(xiàn)的。Gros的研究重點是海洋紅樹林系統(tǒng)，當(dāng)他第一次遇到這種細(xì)菌時，他正在離他的實驗室不遠(yuǎn)的富含硫磺的紅樹林沉積物中尋找氧化硫的共生體。他說：“當(dāng)我看到它們時，我想，‘很奇怪’。一開始我以為這只是一些好奇的東西，一些白色的絲狀物，需要附著在沉積物中的東西上，比如一片葉子。” 實驗室研究人員在接下來的幾年里進(jìn)行了一些顯微鏡研究，并意識到這是一種氧化硫的原核生物。
安的列斯大學(xué)分子生物學(xué)副教授、該研究的共同第一作者Silvina Gonzalez-Rizzo進(jìn)行了16S rRNA基因測序，以識別和分類這種原核生物。“我以為它們是真核生物；我不認(rèn)為它們是細(xì)菌，因為它們是如此之大，似乎有很多絲狀物，”她回憶起她的第一印象?！拔覀円庾R到它們是獨特的，因為它看起來像一個單細(xì)胞。它們是一種'宏觀'的微生物，這一點很吸引人！”
“她明白，這是一種屬于Thiomargarita屬的細(xì)菌，”Gros指出?！八阉麨镃a. Thiomargarita magnifica?！?br>“Magnifica是因為magnus在拉丁語中是大的意思，我認(rèn)為它像法語單詞magnifique一樣華麗，”Gonzalez-Rizzo解釋說?！斑@種發(fā)現(xiàn)開啟了關(guān)于細(xì)菌形態(tài)的新問題，這些問題以前從未被研究過。”
對巨型細(xì)菌進(jìn)行定性
當(dāng)Volland作為博士后研究員回到Gros實驗室時，他參與了巨型Thiomargarita細(xì)菌的研究。當(dāng)他申請在LRC的發(fā)現(xiàn)型職位時，他將在JGI工作，Gros允許他繼續(xù)研究該項目。
在JGI，Volland開始研究Ca. T. magnifica在Tanja Woyke的單細(xì)胞組，以更好地了解這種氧化硫、碳固定的細(xì)菌在紅樹林中的作用。“紅樹林及其微生物組是碳循環(huán)的重要生態(tài)系統(tǒng)。如果你看一下它們在全球范圍內(nèi)所占據(jù)的空間，它還不到全世界沿海地區(qū)的1%。但是當(dāng)你再看碳儲存時，你會發(fā)現(xiàn)它們貢獻(xiàn)了沿海沉積物中儲存的10-15%的碳，”Woyke說，他也是JGI微生物項目的負(fù)責(zé)人，是文章的資深作者之一。鑒于這些大型細(xì)菌與其他微生物的潛在相互作用，該團(tuán)隊也不得不對其進(jìn)行研究。Woyke說：“我們在JGI的生物體間相互作用的戰(zhàn)略主旨下開始了這個項目，因為大型硫磺細(xì)菌已經(jīng)被證明是共生體的熱點?！彼a(bǔ)充說：“然而，這個項目把我們帶到了一個非常不同的方向?！?br>Volland接受了挑戰(zhàn)，在相對較高的放大率下將這些巨型細(xì)胞進(jìn)行三維可視化。例如，利用各種顯微鏡技術(shù)，如硬X射線斷層掃描，他看到了長達(dá)9.66毫米的整個細(xì)絲，并證實它們確實是巨大的單細(xì)胞，而不是多細(xì)胞細(xì)絲，這在其他大型硫磺細(xì)菌中很常見。他還能夠利用伯克利實驗室現(xiàn)有的成像設(shè)施，如共聚焦激光掃描顯微鏡和透射電子顯微鏡（TEM），更詳細(xì)地觀察絲狀體和細(xì)胞膜。這些技術(shù)使他能夠觀察到含有DNA簇的新的、與膜結(jié)合的小室。他將這些細(xì)胞器稱為"pepins"，以水果中的小種子命名。DNA簇在單細(xì)胞中非常多。
該小組了解了細(xì)胞的基因組復(fù)雜性。正如Volland所指出的，“這些細(xì)菌含有比大多數(shù)細(xì)菌多三倍的基因，以及遍布整個細(xì)胞的數(shù)十萬個基因組拷貝（多倍體）?！盝GI團(tuán)隊隨后使用單細(xì)胞基因組學(xué)在分子水平上分析了五個細(xì)菌細(xì)胞。他們擴(kuò)增、測序并組裝了基因組。同時，Gros的實驗室還使用了一種被稱為BONCAT的標(biāo)記技術(shù)來確定參與蛋白質(zhì)制造活動的區(qū)域，這證實了整個細(xì)菌細(xì)胞是活躍的。
文章的資深作者之一、LRC的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Shailesh Date說：“這個項目是一個很好的機(jī)會，可以證明復(fù)雜性是如何在一些最簡單的生物體中進(jìn)化的。我們所論證的事情之一是，有必要比目前所做的更詳細(xì)地觀察和研究生物的復(fù)雜性。因此，我們認(rèn)為非常、非常簡單的生物體可能會有一些驚喜。”
LRC通過約翰-坦普爾頓基金會和戈登和貝蒂-摩爾基金會的資助為Volland 提供了資金。戈登和貝蒂-摩爾基金會的Sara Bender補(bǔ)充說：“這一突破性的發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了支持基礎(chǔ)性、創(chuàng)造性研究項目的重要性，以促進(jìn)我們對自然界的理解。我們期待著了解Ca. 我們期待著了解Ca. Thiomargarita magnifica的特征如何挑戰(zhàn)當(dāng)前構(gòu)成細(xì)菌細(xì)胞的模式，并推動微生物研究?！?br>一個巨大的細(xì)菌，多個研究問題
對于該團(tuán)隊來說，描述Ca. Thiomargarita magnifica為多個新的研究問題鋪平了道路。其中，該細(xì)菌在紅樹林生態(tài)系統(tǒng)中的作用。Volland說：“我們知道它在加勒比海的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的沉積物上面生長和繁榮。在新陳代謝方面，它進(jìn)行化學(xué)合成，這是一個類似于植物光合作用的過程。”另一個懸而未決的問題是，被命名為pepins的新細(xì)胞器是否在Thiomargarita magnifica極端尺寸的進(jìn)化中發(fā)揮了作用，以及pepins是否存在于其他細(xì)菌物種中。pepins的精確形成以及這些結(jié)構(gòu)內(nèi)外的分子過程是如何發(fā)生和被調(diào)節(jié)的，也有待研究。
Gonzalez-Rizzo和Woyke都認(rèn)為在實驗室中成功培養(yǎng)這些細(xì)菌是獲得一些答案的方法。Woyke說：“如果我們能在實驗室環(huán)境中維持這些細(xì)菌，我們就能使用現(xiàn)在不可行的技術(shù)。你可以找到一些TEM的圖片，看到看起來像pepins 的東西，所以也許人們看到了它們，但不明白它們是什么。這將是非常有趣的檢查，如果pepins已經(jīng)到處存在?！?br>相關(guān)報道：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)1厘米長細(xì)菌
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)中國科學(xué)報（辛雨）：在加勒比海瓜德羅普島的紅樹林中，一些奇特的絲狀生物潛伏在沉入海底的腐葉上。這些絲狀生物長度可達(dá)1厘米，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大的單細(xì)胞細(xì)菌，是已知細(xì)菌的50倍。它們以氧化硫為生。
2009年，法國安的列斯大學(xué)生物學(xué)家Olivier Gros在探索瓜德羅普島的紅樹林時發(fā)現(xiàn)了這種細(xì)菌。Gros一開始以為它是一種真菌，而不是細(xì)菌?；氐綄嶒炇液?，Gros在顯微鏡下意識到這種生物不是真核生物。
2018年，美國勞倫斯·伯克利國家實驗室海洋生物學(xué)家Jean-Marie Volland使用一系列方法更仔細(xì)地觀察了這些細(xì)菌，并確認(rèn)它是一個單細(xì)胞生物。相關(guān)研究結(jié)果6月23日發(fā)表于《科學(xué)》。
這種細(xì)菌被稱為Thiomargarita magnifica。Volland介紹，科學(xué)家在紅樹林中也發(fā)現(xiàn)了其他絲狀細(xì)菌，但它們都由數(shù)十或數(shù)百個細(xì)胞組成。T. magnifica的獨特之處在于，它的絲狀物是紅樹林中最長的，且由一個細(xì)胞組成。
細(xì)菌的核心是液泡—— 一種惰性的充滿液體的膜，其周圍是膜結(jié)合結(jié)構(gòu)。研究人員將其命名為“pepins”，并描述為類似于在真核細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞器。
在其他細(xì)菌中，遺傳物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)自由漂浮，通常只有一條環(huán)狀染色體。而在T. magnifica中，研究人員發(fā)現(xiàn)基因信息儲存在成千上萬的pepins中。其中每一個都含有DNA和核糖體，這些pepins總共擁有多達(dá)70萬個基因組拷貝。
關(guān)于T. magnifica還有許多問題，其中包括紅樹林的特定棲息地含有大量含硫分子和食硫微生物，是否對這種細(xì)菌的存在至關(guān)重要。而pepins本身也需要更仔細(xì)地觀察，以確定它們是否都含有相同的遺傳物質(zhì)、核糖體和蛋白質(zhì)混合體。
研究人員已經(jīng)對整個細(xì)胞進(jìn)行了測序，其中包含數(shù)十萬個pepins?！暗覀冞€沒有對單個pepins進(jìn)行測序?！盫olland表示，他們不知道每個pepins只包含一個基因組拷貝還是多個。
T. magnifica的發(fā)現(xiàn)表明，大型和更復(fù)雜的細(xì)菌可能隱藏在人們的視線中。Gros希望其他團(tuán)隊繼續(xù)尋找更大的細(xì)菌。
圣路易斯華盛頓大學(xué)生物學(xué)家Petra Levin認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了細(xì)菌的體積限制比真核細(xì)胞小的傳統(tǒng)觀點。細(xì)菌具有無盡的適應(yīng)性，總是令人驚訝，絕不應(yīng)該被低估。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abb3634

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