新发现的细菌种类肉眼可见

2022-08-11 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:215 /
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大多数细菌物种的细胞长度约为2微米,一些最大的样本达到750微米。这个新发现的物种名为Candidatus (Ca。)硫代玛格丽塔magnifica,平均细胞长度大于9000微米,肉眼可见。Ca的单丝。硫玛格丽塔酒。图片来源:让-玛丽·沃兰德。“细菌和古菌是地球上最多样、最丰富的......

大多数细菌物种的细胞长度约为2微米,一些最大的样本达到750微米。这个新发现的物种名为Candidatus (Ca。)硫代玛格丽塔magnifica,平均细胞长度大于9000微米,肉眼可见。

Single filament of Ca. Thiomargarita magnifica. Image credit: Jean-Marie Volland.Ca的单丝。硫玛格丽塔酒。图片来源:让-玛丽·沃兰德。

“细菌和古菌是地球上最多样、最丰富的生物,”安的列斯大学教授奥利维耶·格罗和他的同事说。

"由于它们中只有一小部分在培养中被分离出来,我们对它们的生物学仍然非常无知。"

虽然大多数模式细菌和古菌都很小,但一些被称为巨型细菌的非常大的细胞在至少四个门中都很明显,它们的细胞大小在几十甚至几百微米的范围内

“例如,硫氧化γ-原生细菌纳米贝硫代玛格丽塔的一些特殊成员,已知可达750微米(平均尺寸& # 8211;180微米),”他们说。

“这种细菌巨人提出了一个问题,即是否仍有更多的大型细菌存在,但尚未被确认。”

新描述的物种,约。硫玛格丽塔magnifica使所有其他已知的巨型细菌相形见绌约50倍。

它于2009年在小安的列斯群岛瓜德罗普岛的热带海洋红树林中首次被发现。

“当我看到它们时,我想,‘很奇怪’,”格罗教授说。

“一开始,我认为这只是一些奇怪的东西,一些白色的细丝需要附着在沉积物中的一些东西上,如树叶。”

“我以为它们是真核生物;我不认为它们是细菌,因为它们如此之大,似乎有许多细丝,”安的列斯大学的研究员西尔维纳·冈萨雷斯-里佐博士说。

“我们意识到它们是独一无二的,因为它看起来像一个单细胞。它们是一种‘宏观’微生物的事实令人着迷!”

Morphology and ultrastructure of Ca. Thiomargarita magnifica: (A) size comparison of selected bacterial (green) and eukaryotic (blue) model systems on a log scale; (B) light microscopy montage of the upper half of a Ca. Thiomargarita magnifica cell, with a broken basal part revealing a tube-like morphology due to the large central vacuole and numerous spherical intracellular sulfur granules (a tardigrade is shown for scale); (C) 3D rendering of segmented cells from HXT and CLSM, putatively at various stages of the developmental cycle; from left to right 3D rendered cells are cell D, B, F, G, and D; note smallest stage correspond to cell D terminal segment and was added to the left for visualization purposes; (D) CLSM observation of cell K after fluorescent labeling of membranes with FM 1-43x showing the continuity of the cell from the basal pole to the first complete constriction at the apical end; (E) TEM montage of the apical constriction of a cell, with the cytoplasm constrained to the periphery; (F) higher magnification of the area marked in E, with sulfur granules and pepins at various stages of development; (G) higher magnification of the area marked in E showing two pepins (arrowheads). Abbreviations: S - sulfur granule, V - vacuole. Image credit: Volland et al., doi: 10.1126/science.abb3634.Ca的形态学和超微结构。Thiomargarita magnifica: (A)在对数尺度上比较选定的细菌(绿色)和真核生物(蓝色)模型系统的大小;(B)Ca上半部分的光学显微镜蒙太奇。Thiomargarita magnifica细胞,由于大的中央液泡和许多球形细胞内硫颗粒(显示了一种缓步动物的鳞片),其基部断裂,显示出管状形态;(C)来自HXT和CLSM的分割细胞的3D呈现,假定处于发育周期的不同阶段;从左到右,3D呈现的单元是单元D、B、F、G和D;注意最小的阶段对应于细胞D末端片段,并被添加到左侧用于可视化目的;(D)在用FM 1-43x荧光标记膜后,对细胞K进行CLSM观察,显示细胞从基极到顶端第一次完全收缩的连续性;(E)细胞顶端收缩的TEM蒙太奇,细胞质被限制在外围;(F)放大了E中标记的区域,显示了处于不同发育阶段的硫磺颗粒和胃蛋白酶;(G)显示两个pepins(箭头)的E标记区域的放大图。缩写:S & # 8211硫磺颗粒,V & # 8211液泡。图片鸣谢:沃兰德等人,doi: 10.1126/science.abb3634

使用各种显微镜技术,如硬X射线断层扫描,共聚焦激光扫描显微镜和透射电子显微镜,研究人员可视化了长达9.66毫米的完整细丝,并确认它们确实是巨大的单细胞,而不是其他大型硫细菌中常见的多细胞细丝。

该技术还允许科学家观察包含DNA簇的新的膜结合区室。

他们根据水果中的小种子将这些细胞器命名为pepins。单细胞中有大量的DNA簇。

“约。能源部联合基因组研究所、劳伦斯伯克利国家实验室和复杂系统研究实验室的研究员让-玛丽沃兰德博士说:“硫代玛格丽塔magnifica含有比大多数细菌多三倍的基因和遍布整个细胞的成千上万的基因组副本(多倍体)”。

对于团队来说,描述Ca。Thiomargarita magnifica为多个新的研究问题铺平了道路。其中之一是细菌在红树林生态系统中的作用。

“就新陈代谢而言,它进行化学合成,这是一个类似于植物光合作用的过程,”沃兰德博士说。

另一个悬而未决的问题是pepins是否在Ca的进化中起了作用。Thiomargarita magnifica的极端大小,以及pepins是否存在于其他细菌物种中。

胃泌素的精确形成以及这些结构内外的分子过程是如何发生和调节的也有待研究。

“通过其巨大的细胞大小,其巨大的基因组,其二态生命周期,但最重要的是通过其膜结合胃蛋白酶中遗传物质的区室化,Ca。Thiomargarita magnifica增加了进化出更高复杂水平的细菌的名单,”作者说。

“这是迄今为止已知的第一个也是唯一一个以真核细胞的方式明确分离膜结合细胞器中遗传物质的细菌,因此挑战了我们对细菌细胞的概念。”

该团队的论文发表在《科学》杂志上。

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让-玛丽·沃兰德等人2022。一种厘米长的细菌,其DNA包含在代谢活跃、膜结合的细胞器中。理科376(6600):1453-1458;doi: 10.1126/science.abb3634


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