Гигантска бактерия, открита в мангрово блато в Карибите, е най-голямата, откривана някога, и сега учените смятат, че са разбрали как е нараснала до такъв огромен размер.

Този вид бактерии, Thiomargarita magnifica, е 5000 пъти по-голяма от повечето бактерии и 50 пъти по-голям от всички други известни гигантски бактерии. Името Magnifica е препратка към латинската дума за „голям“ и френската дума „magnifique“.

„За да придобиете представа, това е като човек, висок колкото Еверест“, обяснява морският биолог Жан-Мари Воланд (Jean-Marie Volland), водещ автор на изследването.

Дългата сантиметър T. magnifica е открита до един от зелените острови на Гваделупа през 2009 г. Необичайният размер е много забележим, защото бактериите обикновено не се виждат без помощта на микроскоп.

Изглежда като "тънки нишки, подобни на фиде, деликатно плаващи над остатъците от листата, видими с просто око", според обяснението на американската Национална Лаборатория Лорънс Бъркли.

В изданието на списание Science от 24 юни 2022 г. Воланд и колегите му, включително изследователи от лабораторията Бъркли и от Université des Antilles в Гваделупа, описват морфологичните и геномните характеристики на тази гигантска нишковидна бактерия, заедно с нейния жизнен цикъл.

В повечето бактерии тяхната ДНК плава свободно в цитоплазмата на техните клетки. Този новооткрит вид бактерии поддържа своята ДНК по-организирана.

„Голямата изненада на проекта бе да разберем, че тези копия на генома, които се разпространяват в цялата клетка, всъщност се съдържат в структура, която има мембрана“, обяснява Воланд. "И това е много неочаквано за една бактерия."

Странни срещи в мангровите гори

Самата бактерия е открита през 2009 г. от Оливие Гро (Olivier Gros), професор по морска биология в Université des Antilles в Гваделупа. Изследванията на Гро се фокусират върху системите на морски мангрови гори и той търси симбионти, окисляващи сяра, в богатите на сяра мангрови седименти недалеч от лабораторията му, когато за първи път се среща с бактерията.

„Когато ги видях, си помислих: „Странно““, разказва Гро. „В началото си помислих, че е просто нещо любопитно, някои бели нишки, които трябва да бъдат прикрепени към нещо в утайката като лист.“

Лабораторията провежда някои микроскопски изследвания през следващите няколко години и разбира, че това е едноклетъчен организъм, окисляващ сярата. 

Повече от десетилетие по-късно няколко изследователи проучват странните малки прокариоти.

Необичайният организъм е бил разглеждан с помощта на флуоресценция, рентгенови лъчи, електронна микроскопия и секвениране на генома, така че учените да могат да потвърдят, че всъщност е гигантска едноклетъчна бактерия.

Отчитайки своите открития в Science, екипът разкрива няколко любопитни механизма, които могат да обяснят как бактерията разширява границите на това, което е теоретично възможно по отношение на размера. 

За разлика от по-големите, многоклетъчни организми – еукариоти като нас, които имат затворени в мембрана органели в клетките си като ядрото – бактериите принадлежат към група организми, наречени прокариоти, за които традиционно се смята, че са просто „торби с ензими“ без вътрешни мембрани за отделяне генетичен материал. 

T. magnifica макар и прокариот, има вътрешни мембрани за съхранение на ДНК и рибозоми.

Изследователите решават да нарекат тези малки бактериални органели „pepins“ (препратка към "рepitas" малки семена без обвивка в плодове като диня или киви).

„Тъй като отделя генетичния си материал в мембранно свързани органели, T. magnifica оспорва нашата концепция за бактериална клетка“, пишат авторите на изследването.

Тъй като T. magnifica има повече вътрешни мембрани, тя може да разпредели протеиновите машини, които правят енергийната банка на клетките, АТФ (аденозин трифосфат). 

Други бактерии нямат вътрешни мембрани, така че единственото място за разполагане на АТФ-генериращи машини (АТФ синтаза) е в клетъчната обвивка, която капсулира целия организъм. 

Тъй като е трудно да се транспортира тази енергия много далеч, това ограничава размера на повечето бактериални клетки.

Друго ограничение при повечето бактерии е, че те трябва да могат да удвоят обема си, за да могат да се разделят наполовина, за да се възпроизвеждат. 

За разлика от други бактерии, T. magnifica просто отделя малка част от себе си, за да създаде дъщерна клетка, преодолявайки това ограничение. 

T. magnifica има много по-голям геном от другите бактерии – 11 788 гена в сравнение с 3 935 гена за средния прокариот. 

Генетичен анализ разкри набор от гени за окисление на сяра и фиксиране на въглерод, което предполага, че T. magnifica разчита на хемоавтотрофия (получава енергия чрез окисляване на химични вещества).

Авторите стигат до извода, че макар „предубежденията, свързани с размера на вируса, пречеха на откриването на гигантските вируси повече от век“, могат да съществуват и други гигантски бактерии, „които се крият, макар да са под носа ни“, заключават авторите.  

“A centimeter-long bacterium with DNA contained in metabolically active, membrane-bound organelles” by Jean-Marie Volland, Silvina Gonzalez-Rizzo, Olivier Gros, Tomáš Tyml, Natalia Ivanova, Frederik Schulz, Danielle Goudeau, Nathalie H. Elisabeth, Nandita Nath, Daniel Udwary, Rex R. Malmstrom, Chantal Guidi-Rontani, Susanne Bolte-Kluge, Karen M. Davies, Maïtena R. Jean, Jean-Louis Mansot, Nigel J. Mouncey, Esther R. Angert, Tanja Woyke and Shailesh V. Date, 23 June 2022, Science. DOI: 10.1126/science.abb3634

The Largest Bacterium Has Been Found. It's Eyelash-Length And Like Nothing We've Seen - FELICITY NELSON, ScienceAlert

Giant Bacteria – 5,000 Times Bigger Than Normal – Discovered in Guadeloupe Mangroves - Lawrence Berkeley National Laboratory