Thiomargarita magnifica

Thiomargarita magnifica
clasificare stiintifica
Domeniu:bacteriiTip de:ProteobacteriiClasă:Proteobacterii gammaOrdin:ThiotrichalesFamilie:ThiotrichaceaeGen:ThiomargaritaVedere:Thiomargarita magnifica
Denumire științifică internațională
Thiomargarita magnifica
Volland et al. 2022

Thiomargarita magnifica  (latină)  este o specie de bacterii marine gram -negative din clasa Gamma-proteobacterii , găsită în mangrovele din Marea Caraibelor . Această bacterie, vizibilă cu ochiul liber , este cea mai mare cunoscută de știință și atinge 2 cm lungime și depășește multe insecte în acest parametru . După tipul de metabolism , T. magnifica este un chemolitoautotrop . Celulele de T. magnifica sunt foarte poliploide și conțin aproximativ 738 de mii de copii ale genomului . Diviziunea în T. magnifica este asimetrică, răspândirea bacteriei are loc în stadiul mugurilor apicali, separându-se treptat de unul dintre capetele celulei mamă .

Etimologia numelui

Numele generic Thiomargarita , derivat din altă greacă. theion - sulf și lat. margarita - o perlă, reflectă particularitatea aspectului celulelor: conțin granule microscopice de sulf care refractează lumina, ceea ce creează impresia că celula strălucește ca o perlă. Epitetul specific magnifica este tradus din latină ca magnific . În general, denumirea științifică este transmisă ca „o perlă magnifică de sulf”.

Clădire

Thiomargarita magnifica  este cea mai mare bacterie cunoscută de știință, vizibilă cu ochiul liber, atingând o lungime de 2 cm (lățimea acestor celule variază de la câteva zeci de micrometri până la aproximativ 150 de microni ). Anterior, cea mai mare bacterie a fost considerată Thiomargarita namibiensis , a cărei dimensiune (diametru) nu depășește 0,75 mm. Din punct de vedere morfologic , celulele lui T. magnifica sunt aproape de celulele altor membri ai genului Thiomargarita care trăiesc în scurgerile reci de adâncime . Pe cea mai mare parte a lungimii lor, celulele T. magnifica au formă de baston, dar mai aproape de capătul apical, celula se îngustează, formând așa-numiții muguri apicali, care sunt despărțiți de restul celulei prin septuri incomplete. Filamentele de T. magnifica sunt de obicei compuse din mai multe celule și au o formă netedă, deoarece celulele T. magnifica nu au o matrice extracelulară de mucoasă și nu adăpostesc bacterii epibiotice en] pe suprafața lor . Lungimea medie a unei celule în devenire este de 10 mm , cu 1-4 muguri apicali în formă de tijă reprezentând aproximativ 0,21 mm. Studiul structurii bacteriilor folosind microscopia electronică a arătat că celula gigantică este lipsită de septuri interne . Doar mugurii apicali maturi, care se află chiar la capetele celulelor și sunt celule fiice, sunt despărțiți de un sept complet. Dimensiunile celulelor T. magnifica sunt de multe ori mai mari decât dimensiunile teoretic posibile ale celulelor procariote . Potrivit autorilor primei descrieri a bacteriei, acest lucru a devenit posibil datorită dezvoltării unui sistem complex de membrane interne [1] .

În interiorul celulei T. magnifica se află un vacuol imens care ocupă aproximativ 70-80% din volumul celulei. Citoplasma este împinsă la o parte la periferia celulei și este un strat subțire de aproximativ 3-4 microni grosime. Citoplasma conține numeroase vezicule cu diametrul de 2-3 μm, care sunt granule de sulf funcțional . În plus, citoplasma conține incluziuni membranare cu un diametru de aproximativ 1 μm, care conțin materialul genetic al bacteriei. Membrana celulară este acoperită la exterior cu un perete celular dens [1] .

Genomul

Spre deosebire de majoritatea bacteriilor, la T. magnifica genomul nu este localizat direct în citoplasmă ca parte a nucleoidului , ci este distribuit peste veziculele membranei menționate mai sus. Aceste vezicule conțin și ribozomi . Autorii primei descrieri a lui T. magnifica au propus să numească aceste structuri membranare „pepins” ( engleză  pepins ). Pepinii sunt distribuiți în întreaga citoplasmă și fac parte din mugurii apicali. Compartimentarea ADN- ului genomic și a ribozomilor în structurile membranei este unică pentru T. magnifica și nu a fost încă descrisă în alte bacterii [1] .

Ca multe alte bacterii gigantice, T. magnifica este foarte poliploid. Există aproximativ 37.000 de copii ale genomului pe milimetru de celulă, iar o celulă de doi centimetri conține aproximativ 738.000 de copii ale genomului, ceea ce face din T. magnifica cea mai puternic poliploidă bacterie cunoscută. Genomul diferitelor celule din aceeași populație este foarte aproape unul de celălalt, gradul de similitudine a acestora este de 99,5%. Astfel, populațiile de T. magnifica , ca multe alte bacterii gigantice, sunt omogene din punct de vedere genetic. Lungimea totală a genomului este de 11,5-12,2 milioane de perechi de baze (bp), cu o dimensiune medie a genomului bacterian de 4-5 milioane bp. Genomul T. magnifica include 11788 de gene , prin acest indicator ocolește unele eucariote , cum ar fi drojdia Saccharomyces cerevisiae și mucegaiul Aspergillus nidulans [ 1] .

Metabolism

O analiză a repertoriului genei T. magnifica a arătat că această bacterie este o chemolitoautotropă și este capabilă să oxideze compușii cu sulf și să fixeze carbonul autotrof . Genomul bacteriei nu conține practic gene necesare pentru reducerea disimilatorie și asimilatoare a nitraților , astfel încât T. magnifica poate folosi doar nitratul ca acceptor de electroni în lanțul respirator . În același timp , un număr mare de gene asociate cu formarea metaboliților secundari au fost identificate în genomul T. magnifica . Grupurile de gene de biosinteză reprezintă 25,9% din genom și includ multe gene care codifică peptide sintaze nonribozomale și poliketide sintaza . Autorii descrierii bacteriei au sugerat că T. magnifica produce substanțe cu activitate antibiotică , ceea ce explică absența unei microbiote epibiotice în această bacterie [1] .

Ciclul de viață

Genomul T. magnifica nu are multe gene care codifică proteine ​​implicate în procesul de fisiune la procariote , inclusiv unele polimeraze peptidoglican : FtsA , ZipA, FtsE-FtsX, FtsI, FtsW și alte proteine. În același timp, bacteria a păstrat întregul set de gene necesare pentru alungirea celulelor. Este probabil ca reducerea numărului de gene necesare diviziunii celulare, cuplată cu conservarea genelor implicate în alungirea celulelor, stă la baza apariției celulelor gigant T. magnifica [1] .

Ciclul de viață al T. magnifica este dimorfic, bacteria dispersându-se sub formă de muguri apicali desprinzându-se treptat de la capetele celulelor uriașe. Așezându-se, mugurii apicali se transformă treptat în celule lungi filamentoase. Astfel, diviziunea în T. magnifica este asimetrică. Datorită diviziunii asimetrice, mugurii apicali primesc doar o mică parte din copiile genomului [1] .

Istoricul descoperirilor

În jurul anului 2012, Olivier Gros , un biolog marin la Universitatea din Antilele și Guyana (care a fost împărțită în Universitatea Antilelor Franceze și Universitatea din Guyana în 2014 ) din Pointe-a-Pitre , a dat peste un organism ciudat care creștea pe măsură ce fire subțiri pe suprafața frunzelor de mangrove în descompunere ale speciei Rhizophora mangle într-o mlaștină locală . Abia după 5 ani, el și colegii săi au ajuns la concluzia că descoperirea lor a fost o bacterie. A fost nevoie de încă cinci ani pentru a studia în profunzime organismele descoperite și pentru a demonstra complexitatea lor în mod concludent. Abia în 2022 Jean-Marie Volland și colegii au publicat o descriere mai cuprinzătoare a acestei specii [2] [1] .

Note

  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 , Udwary Daniel Rex , Malm Guim Daniel- , R. Rontani Chantal , Bolte-Kluge Susanne , Davies Karen M , Jean Maïtena R , Mansot Jean-Louis , Mouncey Nigel J , Angert Esther , Woyke O bacterie lungă de un centimetru cu ADN compartimentat în organele legate de membrană Date Shailesh V.,Tanja . - 2022. - 18 februarie. - doi : 10.1101/2022.02.16.480423 .
  2. ↑ Cea mai mare bacterie descoperită vreodată are o celulă neașteptat de complexă  //  AAAS Articles DO Group. - 2022. - 23 februarie. - doi : 10.1126/science.ada1620 .

Link -uri