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一说起微生物，我们都知道，它们是个体非常微小的，只能用显微镜才能看到的生命。然而，一种新发现的细菌颠覆了这一观点。2 B- L; x" c: a; N, }5 t
这种被新发现的细菌生活在加勒比海的红树林中，它的线状单细胞肉眼可见，甚至可以长到2厘米长，相当于一个花生的长度，这比许多其他已知的微生物要大5000倍。更重要的是，这种巨大的细菌拥有一个巨大的基因组，它不能像其他细菌的基因组那样在细胞内自由漂浮，而是被包裹在一层膜中。这是一种更复杂细胞的新特征，类似人体中的细胞。5 u- m& u$ Q# v S' {+ D" t
近日，发表在预印本服务器上的一项研究公布了这种细菌。该细菌的特征让一些研究人员为之震惊。
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美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的微生物学家Verena Carvalho说：“这种细菌把我所认为的细菌个头上限提高了10倍。”2 F, A, L8 b' T
美国加州大学圣地亚哥分校传染病学家Victor Nizet补充说，这一发现非常神奇，令人大开眼界。这种超大的细菌比果蝇和线虫这些常见的实验室动物更大。3 m4 X! Z0 ]5 i: z: @
3 F, X# y R: ?+ V日本九州工业大学的计算生物学家Kazuhiro Takemoto说：“除了颠覆我们有关微生物可以多大、多复杂的观点外，这种细菌可能是复杂细胞进化中缺失的一环。”- h1 k/ G2 m" U
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长期以来，研究人员将生命分为两类：原核生物和真核生物。前者包括细菌和被称为古细菌的单细胞生物；后者包括从酵母菌到大多数形式的多细胞生命（包括人类在内）。原核生物具有自由漂浮的DNA，而真核生物则将DNA包装在细胞核中。真核生物也将各种细胞功能划分成名为细胞器的囊泡，并能将分子从一个囊泡移动到另一个囊泡，这是原核生物无法做到的。- c- e8 i8 O( S5 c/ J' U
新发现的这种微生物模糊了原核生物和真核生物之间的界限。5 ]: u! Q+ O- v Z5 L$ |: F
大约10年前，法属安的列斯群岛大学的海洋生物学家Olivier Gros发现了这种奇怪的生物，它以细丝的形式生长在当地沼泽中腐烂的红树叶表面。直到5年后，他和他的同事才确定这些生物体实际上是细菌。直到最近，Gros的研究生Jean-Marie Volland决定试图描述这种微生物的特征，他们才意识到它有多么特别。
$ E" ^4 |: a7 D! V1 v有些微生物能够形成可见的茎或由一堆细胞组成的细丝，如粘液菌和蓝绿藻，但该研究团队使用了各种显微镜和染色方法验证了红树林中的每一个细丝都只是一个细胞。Volland回忆道：“这是我们起初不相信的事情。”9 Z8 W0 Z3 C/ a. g" F
此外，该细胞包括两个膜囊，其中一个包含细胞的所有DNA。
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0 m" B9 E ~# S( ?7 W oCarvalho说：“Volland将囊（sac）称为一种细胞器，这是一个重大的进步，意味着生命的两个分支并不像以前认为的那样不同。. c5 o' \8 Z6 V; ] h6 S2 T
华盛顿大学圣路易斯分校的微生物学家Petra Levin对此表示赞同，她说：“也许是时候重新思考我们对真核生物和原核生物的定义了！这是一个超级酷的故事。”
9 c8 l: {! p$ J* u7 }& z另一个囊充满了水，这可能是细菌生长得如此之大的原因。微生物学家过去认为细菌必须很小，部分原因是它们通过细胞内部的分子扩散来进食、呼吸和排出毒素，而且这些分子可以传播的距离是有限的。8 `, i/ W: _5 |/ v! H* o3 f9 q' M: s
在1999年，研究人员在纳米比亚海岸发现了一种巨大的食硫微生物，其大小与罂粟籽差不多。它之所以很大，是因为它的细胞内容物被一个充满水和硝酸盐的巨大囊挤压到了它的细胞外壁上。研究该细菌的Carvalho说，细菌的基本分子仍然可以扩散进出，因为细胞只能沿着边缘存活。% g$ V J$ ?% a2 O W8 W4 A$ K1 j
科学家后来发现了其他的大型食硫细菌，但它们的长丝都由多个细胞组成。" v! ~$ ]! h# x% y/ L5 I( \% s, P
就像在纳米比亚发现的微生物一样，这种在红树林中新发现的细菌也有一个巨大的水囊，大概占其总体积的73%。这种相似性和基因分析促使研究团队将其与大多数大型微生物归类到同一个属中，并提议将其命名为Thiomargarita magnifica（巨大的硫菌）。
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# |* P' g- r2 R8 k, b研究微生物如何影响地球化学循环的田纳西大学诺克斯维尔分校的生物信息学家Andrew Steen说：“多么好的名字啊！听到这个名字让我感觉到好像听到一只巨大恐龙的名字，或某种巨大、极冷极热、致密或怪异的天体结构。”; L/ T6 A6 Z; H" Q! T
Volland发现最大的T.magnifica细胞有2厘米长，但Carvalho认为，如果不被踩踏、吃掉、被风吹跑或被海浪冲走，它们可能还会变得更大。
6 r* j* F4 C' F' v1 Z- ]. N充满DNA的囊沿着细胞内边缘挤压，结果也被证明是非同寻常的。当研究人员对里面的DNA进行测序时，他们发现基因组是巨大的，达到1100万个碱基，包含大约11000个清晰可分辨的基因。通常情况下，细菌基因组平均约有400万个碱基和约3900个基因。
- E$ e w: w, p4 g( @, X$ E通过用荧光标记DNA，Volland确定了这种细菌的基因组如此之大是因为有超过50万份相同长度的DNA。被称为核糖体的蛋白质生产工厂也位于充满DNA的囊内，这可能使基因代码转化为蛋白质的效率更高。/ L& R U6 a" A9 k& b
莫纳什大学微生物学家Chris Greening说：“将遗传物质与其他物质分离，可以实现更精密的控制和更高的复杂度。”2 }; B4 U- D5 Q2 R! O! G
Greening补充道：“细菌通常被认为是小型、简单、进化不足的生命形式。然而，这种细菌表明这种观点与事实相差甚远。”
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