Thiomargarita magnifica

Thiomargarita magnifica
tieteellinen luokittelu
Verkkotunnus:bakteeritTyyppi:ProteobakteeritLuokka:Gamma proteobakteeritTilaus:ThiotrichalesPerhe:ThiotrichaceaeSuku:ThiomargaritaNäytä:Thiomargarita magnifica
Kansainvälinen tieteellinen nimi
Thiomargarita magnifica
Volland et ai. 2022

Thiomargarita magnifica  (latinaksi)  onmeren gram -negatiivisten bakteerien laji Gamma-proteobakteerien luokasta, jota tavataan Karibianmeren mangrovemetsissä . Tämä paljaalla silmällä näkyvä bakteerion suurin tieteen tiedossa ja saavuttaa 2 cm pituuden ja ylittää monet hyönteiset tällä parametrilla . Aineenvaihduntatyypin mukaan T. magnifica on kemolitoautotrofi . T. magnifican solut ovat erittäin polyploidisia ja sisältävät noin 738 tuhatta kopiota genomista . Jakautuminen T. magnificassa on epäsymmetristä, bakteerin leviäminen tapahtuu apikaalisten silmujen vaiheessa, erottuen vähitellen emosolun yhdestä päästä .

Nimen etymologia

Yleisnimi Thiomargarita , johdettu muusta kreikasta. ioni - rikki ja lat. margarita - helmi, heijastaa solujen ulkonäön erikoisuutta: ne sisältävät mikroskooppisia rikkirakeita , jotka taittavat valoa, mikä luo vaikutelman, että solu loistaa kuin helmi. Erityinen epiteetti magnifica on käännetty latinasta upeaksi . Yleensä tieteellinen nimi välitetään "upea rikkihelmi".

Rakennus

Thiomargarita magnifica  on suurin tieteen tuntema bakteeri, joka näkyy paljaalla silmällä, ja sen pituus on 2 cm (näiden solujen leveys vaihtelee muutamasta kymmenestä mikrometristä noin 150 mikroniin ). Aikaisemmin suurimmaksi bakteeriksi pidettiin Thiomargarita namibiensis , jonka koko (halkaisija) ei ylitä 0,75 mm. Morfologisesti T. magnifican solut ovat lähellä Thiomargarita - suvun muiden jäsenten soluja, jotka elävät syvänmeren kylmätihkussa . Suurimman osan pituudestaan ​​T. magnifica -solut ovat sauvamaisia, mutta lähempänä apikaalista päätä solu kapenee muodostaen ns. apikaaliset silmut, jotka erotetaan muusta solusta epätäydellisillä väliseinillä. T. magnifica -filamentit koostuvat yleensä useista soluista ja ovat muodoltaan sileitä, koska T. magnifica -soluilla ei ole solunulkoista limakalvomatriisia [ eivätkä ne sisällä epibioottisia bakteereja en] pinnallaan . Orastavan solun keskimääräinen pituus on 10 mm , ja 1-4 sauvan muotoista apikaalista silmua on noin 0,21 mm. Bakteerien rakenteen tutkiminen elektronimikroskopialla osoitti, että jättiläissolussa ei ole sisäisiä väliseiniä . Vain kypsät apikaaliset silmut, jotka sijaitsevat solujen päissä ja ovat tytärsoluja, erotetaan täydellisellä väliseinällä. T. magnifica -solujen mitat ovat monta kertaa suurempia kuin prokaryoottisten solujen teoreettisesti mahdolliset mitat. Bakteerin ensimmäisen kuvauksen tekijöiden mukaan tämä tuli mahdolliseksi monimutkaisen sisäkalvojärjestelmän kehittymisen vuoksi [1] .

T. magnifica -solun sisällä on valtava tyhjiö , joka kattaa noin 70-80 % solutilavuudesta. Sytoplasma työnnetään sivuun solun reuna-alueille ja on ohut kerros, jonka paksuus on noin 3-4 mikronia. Sytoplasmassa on lukuisia halkaisijaltaan 2–3 μm rakkuloita , jotka ovat toiminnallisesti rikkirakeita . Lisäksi sytoplasmassa on halkaisijaltaan noin 1 μm:n kalvosulkeumia, jotka sisältävät bakteerin geneettistä materiaalia . Solukalvoa peittää ulkopuolelta tiheä soluseinä [1] .

Genomi

Toisin kuin useimmat bakteerit, T. magnificassa genomi ei sijaitse suoraan sytoplasmassa osana nukleoidia , vaan se on jakautunut edellä mainittujen kalvovesikkelien yli. Nämä vesikkelit sisältävät myös ribosomeja . Ensimmäisen T. magnifican kuvauksen kirjoittajat ehdottivat näiden kalvorakenteiden kutsumista "pepiineiksi" ( englanniksi  pepins ). Pepiinit ovat jakautuneet koko sytoplasmaan ja ovat osa apikaalisia silmuja. Genomisen DNA :n ja ribosomien osittaminen kalvorakenteissa on ainutlaatuista T. magnificalle , eikä sitä ole vielä kuvattu muissa bakteereissa [1] .

Kuten monet muut jättiläisbakteerit, T. magnifica on erittäin polyploidinen. Yhdessä millimetrissä solua on noin 37 000 kopiota genomista , ja kahden senttimetrin solu sisältää noin 738 000 kopiota genomista, mikä tekee T. magnificasta kaikkein polyploidisimman tunnetun bakteerin. Saman populaation eri solujen genomit ovat hyvin lähellä toisiaan, niiden samankaltaisuusaste on 99,5 %. Siten T. magnifican populaatiot , kuten monet muutkin jättimäiset bakteerit, ovat geneettisesti homogeenisia. Genomin kokonaispituus on 11,5–12,2 miljoonaa emäsparia (bp), ja bakteerien genomin keskimääräinen koko on 4–5 miljoonaa emäsparia. T. magnifican genomi sisältää 11 788 geeniä , tällä indikaattorilla se ohittaa jotkin eukaryootit , kuten hiivan Saccharomyces cerevisiae ja homeen Aspergillus nidulans [ 1] .

Aineenvaihdunta

T. magnifica - geenivalikoiman analyysi osoitti , että tämä bakteeri on kemolitoautotrofi ja pystyy hapettamaan rikkiyhdisteitä ja sitoutumaan autotrofiseen hiilen . Bakteerin genomissa ei käytännössä ole geenejä, joita tarvitaan nitraatin dissimilatoriseen ja assimilatoriseen pelkistykseen , joten T. magnifica voi käyttää nitraattia vain elektronien vastaanottajana hengitysketjussa . Samaan aikaan T. magnifican genomista tunnistettiin suuri määrä geenejä, jotka liittyvät sekundääristen metaboliittien muodostumiseen . Biosynteesigeenien klusterit muodostavat 25,9 % genomista, ja niihin kuuluu monia geenejä, jotka koodaavat ei- ribosomaalisia peptidisyntaasseja ja polyketidisyntaaseja . Bakteerin kuvauksen kirjoittajat ehdottivat, että T. magnifica tuottaa aineita, joilla on antibioottista aktiivisuutta , mikä selittää epibioottisen mikrobiston puuttumisen tässä bakteerissa [1] .

Elinkaari

T. magnifican genomista puuttuu monia geenejä, jotka koodaavat proteiineja, jotka osallistuvat fissioprosessiin prokaryooteissa , mukaan lukien jotkut peptidoglykaanipolymeraasit : FtsA , ZipA , FtsE-FtsX, FtsI, FtsW ja muut proteiinit. Samaan aikaan bakteeri säilytti täyden joukon geenejä, joita tarvitaan solun pidentymiseen. On todennäköistä, että solujen jakautumiseen tarvittavien geenien määrän väheneminen yhdistettynä solujen pidentymiseen osallistuvien geenien säilymiseen on T. magnifica -jättisolujen ilmaantumisen taustalla [1] .

T. magnifican elinkaari on dimorfinen, ja bakteeri hajoaa apikaalisten silmujen muodossa, ja se irtoaa vähitellen valtavien solujen päistä. Laskeutuessaan apikaaliset silmut muuttuvat vähitellen pitkiksi rihmamaisiksi soluiksi. Siten jako T. magnificassa on epäsymmetristä. Epäsymmetrisen jakautumisen vuoksi apikaaliset silmut saavat vain pienen osan genomin kopioista [1] .

Löytöhistoria

Vuoden 2012 tienoilla Pointe-a-Pitressa sijaitsevan Antillien ja Guyanan yliopiston (joka jaettiin Ranskan Antillien yliopistoon ja Guayanan yliopistoon vuonna 2014 ) meribiologi Olivier Gros tapasi oudon organismin, joka kasvaa ohuita lankoja Rhizophora manglilajin hajoavien mangrovelehtien pinnalla paikallisessa suossa . Vasta 5 vuoden kuluttua hän ja hänen kollegansa tulivat siihen tulokseen, että heidän löytönsä oli bakteeri. Kesti vielä viisi vuotta tutkia syvästi löydetyt organismit ja osoittaa niiden monimutkaisuus lopullisesti. Vasta vuonna 2022 Jean-Marie Volland ja kollegat julkaisivat kattavamman kuvauksen tästä lajista [2] [1] .

Muistiinpanot

  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 , R- Malstwaryromid , Ud Rontani Chantal , Bolte-Kluge Susanne , Davies Karen M , Jean Maïtena R , Mansot Jean-Louis , Mouncey Nigel J , Angert Esther , Woyke pitkä bakteeri, jonka DNA on lokeroitu kalvoon sidottuihin organelleihin Date Shailesh V.,Tanja . - 2022 - 18 helmikuuta. - doi : 10.1101/2022.02.16.480423 .
  2. ↑ Suurimmalla koskaan löydetyllä bakteerilla on odottamattoman monimutkainen solu  //  AAAS Articles DO Group. - 2022 - 23 helmikuuta. - doi : 10.1126/science.ada1620 .

Linkit