Thiomargarita namibiensis - Википедия - Thiomargarita namibiensis

Thiomargarita namibiensis
Сульфидные бактерии crop.jpg
Окрашенная микрофотография Thiomargarita namibiensis
Научная классификация редактировать
Домен:Бактерии
Тип:Протеобактерии
Учебный класс:Гаммапротеобактерии
Заказ:Тиотрихалес
Семья:Thiotrichaceae
Род:Тиомаргарита
Разновидность:
Т. namibiensis
Биномиальное имя
Thiomargarita namibiensis
Шульц и другие., 1999

Thiomargarita namibiensis это Грамотрицательный коккоид Протеобактерии, найденных в океанических отложениях континентальный шельф из Намибия. Это самый большой бактерия когда-либо обнаруженные, как правило, 0,1–0,3 мм (100–300 мкм) в диаметре, но иногда достигают 0,75 мм (750 мкм).[1][2] Ячейки Thiomargarita namibiensis достаточно большие, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Хотя этот вид является рекордсменом по величине бактерии, Epulopiscium fishelsoni - ранее обнаруженные в кишечнике хирург-рыба - становится немного длиннее, но уже.[требуется разъяснение ]

Тиомаргарита означает «серный жемчуг». Имеется в виду внешний вид клеток; они содержат микроскопические гранулы серы, которые рассеивают падающий свет, придавая клетке жемчужный блеск. Как и многие коккоидные бактерии, такие как Стрептококк их клеточное деление имеет тенденцию происходить вдоль одной оси, заставляя их клетки формировать цепочки, похожие на нити жемчуга. Название вида namibiensis означает «Намибии».

Вхождение

Вид был обнаружен Хайде Н. Шульцем и другими в 1997 году в прибрежных отложениях морского дна. Уолфиш-Бей (Намибия). Шульц и ее коллеги из Институт морской микробиологии Макса Планка, находились на российском исследовательском судне, Петр Котцов, когда их заинтересовал белый цвет этого микроба. На самом деле они искали других недавно обнаруженных морских бактерий, поедающих сульфиды, Тиоплока и Beggiatoa. В итоге они сделали совершенно новое открытие, гораздо более крупного родственника штамма двух других бактерий.[3] В 2005 году близкородственный штамм был обнаружен в Мексиканский залив.[4] Среди других отличий от намибийского штамма мексиканский штамм не разделяется по одной оси и, соответственно, не образует цепочек.

Ранее самая крупная из известных бактерий была Epulopiscium fishelsoni, длиной 0,5 мм.[5]

Thiomargarita namibiensis, сбор нитратов и кислорода в воде над дном в случае ресуспендирования и сбор сульфидов в отложениях

Структура

Несмотря на то что Тиомаргарита тесно связан с Тиоплока и Beggiatoa по функциям их структуры оказались совершенно разными. Тиоплока и Beggiatoa клетки намного меньше по размеру и растут плотно друг на друга в длинные нити. Их форма необходима для того, чтобы они могли перемещаться в океанические отложения в поисках большего количества сульфидов и нитратов. В отличие, Тиомаргарита растут рядами отдельных одиночных шаровидных клеток, не позволяя им иметь такой диапазон подвижности, как Тиоплока и Beggiota имеют.

С их отсутствием движения, Тиомаргарита адаптировались за счет образования очень больших пузырьков, накапливающих нитраты, называемых вакуоли, что позволяет им пережить длительные периоды нитратного и сульфидного голодания. Вакуоли дают им возможность оставаться неподвижными, просто ожидая, когда вода, богатая нитратами, снова захлестнет их. Эти вакуоли и объясняют размер, который ученые ранее считали невозможным. Ученые не обращали внимания на крупные бактерии, потому что бактерии используют диффузию для перемещения химических веществ, а этот процесс работает только на крошечных расстояниях. Это означает, что цитоплазма должны быть близко к клеточной стенке, что сильно ограничивает их размер. Но Тиомаргарита являются исключением из этого ограничения размера, поскольку их цитоплазма формируется по периферии клетки, в то время как вакуоли, накапливающие нитраты, занимают центр клетки. По мере того как эти вакуоли набухают, они вносят большой вклад в рекордный размер. Он является рекордсменом по количеству самых крупных бактерий в мире, объем которого в три миллиона раз превышает объем обычных бактерий.[6]

Метаболизм

Бактерия хемолитотрофный и способен использовать нитрат как конечный акцептор электронов в электронная транспортная цепь. Организм окислится сероводород (ЧАС2S) в элементаль сера (S). Он откладывается в виде гранул в периплазме, обладает высокой преломляющей способностью и опалесцирует, делая организм похожим на жемчужину.

В то время как сульфид доступен в окружающих отложениях, производимых другими бактериями из мертвых микроводоросли которые опустились на морское дно, нитрат поступает из вышележащей морской воды. Поскольку бактерия сидячий, а концентрация доступного нитрата значительно колеблется со временем, он сохраняет нитрат в высокой концентрации (до 0,8 коренной зуб[7]) в большом вакуоль как надутый воздушный шар, который составляет около 80% его размера.[8] Когда концентрация нитратов в окружающей среде низкая, бактерия использует содержимое своей вакуоли для дыхания. Таким образом, наличие центральной вакуоли в ее клетках обеспечивает длительное выживание в сульфидных отложениях. Неподвижность Тиомаргарита клетки компенсируется большим клеточным размером.[9]

Недавние исследования также показали, что бактерия может быть факультативно анаэробный скорее, чем анаэробный, и, следовательно, способный дышать кислородом, если его много.[10]

Значимость

Гигантизм обычно является недостатком для бактерий.[11] Бактерии получают питательные вещества посредством простого процесса диффузии через клеточную мембрану, так как им не хватает сложного механизма поглощения питательных веществ, обнаруженного в эукариоты. Бактерия большого размера будет означать более низкое отношение площади поверхности клеточной мембраны к объему клетки. Это ограничит скорость усвоения питательных веществ до пороговых уровней.[12] Крупные бактерии могут легко умереть от голода, если у них нет другого резервного механизма. Т. namibiensis преодолевает эту проблему, создавая большие вакуоли, которые могут быть заполнены нитратами, поддерживающими жизнь.[13]

Рекомендации

  1. ^ «Самая большая бактерия: учёный обнаруживает новую бактериальную форму жизни у побережья Африки», Институт морской микробиологии Макса Планка, 8 апреля 1999 г., архивировано из оригинал 20 января 2010 г.
  2. ^ Список названий прокариот, стоящих в номенклатуре - Род Thiomargarita
  3. ^ Амсден, Брэнди, Thiomargarita namibiensis, заархивировано из оригинал 12 апреля 2012 г., получено 2 июн 2014
  4. ^ Карен М. Каланетра, Саманта Б. Джой, Николь Р. Сансери, Дуглас К. Нельсон. Новые вакуолизированные серные бактерии из Мексиканского залива размножаются восстановительным делением в трех измерениях. Экологическая микробиология (2005) 7 (9), 1451–1460 DOI: 10.1111 / j.1462-2920.2005.00832.x
  5. ^ Рандерсон, Джеймс (8 июня 2002 г.), "Рекордсмен", Новый ученый
  6. ^ Самые большие бактерии в мире, Октябрь 2001 г.
  7. ^ Schulz HN, Brinkhoff T, Ferdelman TG, Mariné MH, Teske A, Jorgensen BB (апрель 1999 г.), «Плотные популяции гигантской серной бактерии в отложениях шельфа Намибии», Наука, 284 (5413): 493–5, Bibcode:1999Научный ... 284..493С, Дои:10.1126 / science.284.5413.493, PMID  10205058.
  8. ^ Каланетра К.М., Джойе С.Б., Сансери Н.Р., Нельсон округ Колумбия (сентябрь 2005 г.), «Новые вакуолизированные серные бактерии из Мексиканского залива воспроизводятся посредством восстановительного деления в трех измерениях», Environ. Microbiol., 7 (9): 1451–60, Дои:10.1111 / j.1462-2920.2005.00832.x, PMID  16104867.
  9. ^ Род Тиомаргарита. Хайде Шульц. Прокариоты 2006, часть 3, раздел 3.3, 1156–1163
  10. ^ Schulz HN, de Beer D (ноябрь 2002 г.), "Скорость поглощения кислорода и сульфида, измеренная с помощью отдельных клеток Thiomargarita namibiensis с помощью микроэлектродов", Прикладная и экологическая микробиология, 68 (11): 5746–9, CiteSeerX  10.1.1.335.4467, Дои:10.1128 / AEM.68.11.5746-5749.2002, ЧВК  129903, PMID  12406774.
  11. ^ Гигантская бактерия несет тысячи геномов. Новости природы, 8 мая 2008 г.
  12. ^ "Экстремальная полиплоидия у крупной бактерии ". Proc Natl Acad Sci USA 2008, 105:6730–6734.
  13. ^ «Крупнейшие бактерии в мире». Океанографическое учреждение Вудс-Холла. Получено 5 января 2016.

внешняя ссылка