Thiomargarita magnifica

Thiomargarita magnifica
vetenskaplig klassificering
Domän:bakterieSorts:ProteobakterierKlass:Gamma proteobakterierOrdning:ThiotrichalesFamilj:ThiotrichaceaeSläkte:ThiomargaritaSe:Thiomargarita magnifica
Internationellt vetenskapligt namn
Thiomargarita magnifica
Volland et al. 2022

Thiomargarita magnifica  (latin)  är en art av marina gramnegativa bakterier från klassen Gamma-proteobacteria , som finns i mangroveskogarna i Karibiska havet . Denna bakterie, synlig för blotta ögat , är den största kända för vetenskapen och når 2 cm i längd och överträffar många insekter i denna parameter . Enligt typ av metabolism är T. magnifica en kemolitoautotrof . Cellerna i T. magnifica är mycket polyploida och innehåller cirka 738 tusen kopior av genomet . Division i T. magnifica är asymmetrisk, spridningen av bakterien sker i skedet av apikala knoppar, gradvis separerar från en av ändarna av modercellen .

Etymologi för namnet

Generiskt namn Thiomargarita , härlett från andra grekiska. theion - svavel och lat. margarita - en pärla, återspeglar det speciella med cellers utseende: de innehåller mikroskopiska svavelgranuler som bryter ljus, vilket skapar intrycket av att cellen lyser som en pärla. Det specifika epitetet magnifica översätts från latin till magnifik . I allmänhet överförs det vetenskapliga namnet som "en magnifik svavelpärla."

Byggnad

Thiomargarita magnifica  är den största bakterien som vetenskapen känner till, synlig för blotta ögat och når en längd på 2 cm (bredden på dessa celler sträcker sig från några tiotals mikrometer till cirka 150 mikrometer ). Tidigare ansågs den största bakterien Thiomargarita namibiensis , vars storlek (diameter) inte överstiger 0,75 mm. Morfologiskt är cellerna från T. magnifica nära cellerna från andra medlemmar av släktet Thiomargarita som lever i djuphavskalla sipprar . Under större delen av sin längd är T. magnifica -celler stavformade, men närmare den apikala änden smalnar cellen av och bildar de så kallade apikala knopparna, som är separerade från resten av cellen genom ofullständiga septa. T. magnifica -filament är vanligtvis sammansatta av flera celler och är släta till formen eftersom T. magnifica- celler inte har en extracellulär slemhinnematris [ och inte har epibiotiska bakterier en] på sin yta . Medellängden på en spirande cell är 10 mm , med 1-4 stavformade apikala knoppar som står för ungefär 0,21 mm. Studiet av bakteriers struktur med hjälp av elektronmikroskopi visade att jättecellen saknar inre septa . Endast mogna apikala knoppar, som är belägna i ändarna av cellerna och är dotterceller, separeras av en fullständig septum. Dimensionerna hos T. magnifica- celler är många gånger större än de teoretiskt möjliga dimensionerna hos prokaryota celler. Enligt författarna till den första beskrivningen av bakterien blev detta möjligt på grund av utvecklingen av ett komplext system av inre membran [1] .

Inuti T. magnifica -cellen finns en enorm vakuole som upptar cirka 70-80% av cellvolymen. Cytoplasman skjuts åt sidan till cellens periferi och är ett tunt lager ca 3-4 mikron tjockt. Cytoplasman innehåller många vesiklar 2–3 μm i diameter , som är funktionellt svavelgranuler . Dessutom innehåller cytoplasman membraninneslutningar med en diameter på cirka 1 μm, som innehåller bakteriens genetiska material . Cellmembranet är utvändigt täckt med en tät cellvägg [1] .

Genom

Till skillnad från de flesta bakterier, i T. magnifica är genomet inte lokaliserat direkt i cytoplasman som en del av nukleoiden , utan är fördelat över membranvesiklarna som nämns ovan. Dessa vesiklar innehåller också ribosomer . Författarna till den första beskrivningen av T. magnifica föreslog att dessa membranstrukturer skulle kallas "pepins" ( engelska  pepins ). Pepiner är fördelade i hela cytoplasman och är en del av de apikala knopparna. Uppdelning av genomiskt DNA och ribosomer inom membranstrukturer är unik för T. magnifica och har ännu inte beskrivits i andra bakterier [1] .

Liksom många andra jättebakterier är T. magnifica mycket polyploid. Det finns cirka 37 000 kopior av genomet per millimeter cell, och en två centimeters cell innehåller cirka 738 000 kopior av genomet, vilket gör T. magnifica till den mest polyploida kända bakterien. Genomerna av olika celler i samma population är mycket nära varandra, graden av deras likhet är 99,5%. Således är populationer av T. magnifica , liksom många andra jättebakterier, genetiskt homogena. Genomets totala längd är 11,5–12,2 miljoner baspar (bp), med en genomsnittlig bakteriegenomstorlek på 4–5 miljoner bp. Genomet av T. magnifica inkluderar 11788 gener , med denna indikator går det förbi några eukaryoter , såsom jästen Saccharomyces cerevisiae och mögeln Aspergillus nidulans [ 1] .

Metabolism

En analys av T. magnifica -genrepertoaren visade att denna bakterie är en kemolitoautotrof och kan oxidera svavelföreningar och autotrofisk kolfixering . Bakteriens genom innehåller praktiskt taget inga gener som krävs för dissimilatorisk och assimilerande reduktion av nitrat , så T. magnifica kan bara använda nitrat som elektronacceptor i andningskedjan . Samtidigt identifierades ett stort antal gener associerade med bildandet av sekundära metaboliter i T. magnifica -genomet . Kluster av biosyntesgener står för 25,9% av genomet, och de inkluderar många gener som kodar för icke-ribosomala peptidsyntaser och polyketidsyntaser . Författarna till beskrivningen av bakterien föreslog att T. magnifica producerar substanser med antibiotisk aktivitet , vilket förklarar frånvaron av en epibiotisk mikrobiota i denna bakterie [1] .

Livscykel

T. magnifica -genomet saknar många gener som kodar för proteiner involverade i fissionsprocessen i prokaryoter , inklusive vissa peptidoglykanpolymeraser : FtsA [ , ZipA, FtsE-FtsX, FtsI, FtsW och andra proteiner. Samtidigt behöll bakterien hela uppsättningen gener som var nödvändiga för cellförlängning. Det är troligt att minskningen av antalet gener som krävs för celldelning, i kombination med bevarandet av gener involverade i cellförlängning, ligger till grund för uppkomsten av T. magnifica jätteceller [1] .

Livscykeln för T. magnifica är dimorf, där bakterien sprids i form av apikala knoppar som gradvis lossnar från ändarna på enorma celler. De apikala knopparna förvandlas gradvis till långa filamentösa celler. Således är divisionen i T. magnifica asymmetrisk. På grund av asymmetrisk delning får apikala knoppar endast en liten del av genomets kopior [1] .

Upptäcktshistorik

Runt 2012 stötte Olivier Gros , en marinbiolog vid University of the Antilles and Guyana (som delades upp i University of the French Antilles och University of Guyana 2014 ) i Pointe-a-Pitre , på en märklig organism som växte som tunna trådar på ytan av sönderfallande mangroveblad av arten Rhizophora mangle i ett lokalt träsk . Först efter 5 år kom han och hans kollegor fram till att deras fynd var bakterier. Det tog ytterligare fem år att på djupet studera de upptäckta organismerna och på ett avgörande sätt visa deras komplexitet. Det var inte förrän 2022 som Jean-Marie Volland och kollegor publicerade en mer omfattande beskrivning av denna art [2] [1] .

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Volland Jean-Marie , Gonzalez-Rizzo Silvina , Gros Olivier , Tyml Tomáš , Ivanova Natalia , Schulz Frederik , Goudeau Danielle , Elisabeth Nathalie H , Nath Nandita , Udstrom Re- Daniel R Mal , M Guidi Rontani Chantal , Bolte-Kluge Susanne , Davies Karen M , Jean Maïtena R , Mansot Jean-Louis , Mouncey Nigel J , Angert Esther , Woyke En centimeterlång bakterie med DNA uppdelat i membranbundna organeller Date Shailesh V.,Tanja . - 2022. - 18 februari. - doi : 10.1101/2022.02.16.480423 .
  2. ↑ Den största bakterien som någonsin upptäckts har en oväntat komplex cell  //  AAAS Articles DO Group. - 2022. - 23 februari. - doi : 10.1126/science.ada1620 .

Länkar