Thiomargarita namibiensis - Thiomargarita namibiensis - Wikipedia

Thiomargarita namibiensis
Sulfidové bakterie crop.jpg
Obarvená mikrofotografie z Thiomargarita namibiensis
Vědecká klasifikace Upravit
Doména:Bakterie
Kmen:Proteobakterie
Třída:Gammaproteobakterie
Objednat:Thiotrichales
Rodina:Thiotrichaceae
Rod:Thiomargarita
Druh:
T. namibiensis
Binomické jméno
Thiomargarita namibiensis
Schulz et al., 1999

Thiomargarita namibiensis je Gramnegativní kokcoid Proteobacterium, nalezený v oceánských sedimentech Kontinentální šelf z Namibie. Je největší bakterie kdy objeven, zpravidla průměr 0,1–0,3 mm (100–300 μm), někdy však dosahující 0,75 mm (750 μm).[1][2] Buňky Thiomargarita namibiensis jsou dostatečně velké, aby byly viditelné pouhým okem. Ačkoli tento druh drží rekord v největší bakterii, Epulopiscium fishelsoni - dříve objeven ve střevech bodlák - roste o něco déle, ale užší.[je zapotřebí objasnění ]

Thiomargarita znamená „sirná perla“. To se týká vzhledu buněk; obsahují mikroskopické granule síry, které rozptylují dopadající světlo a propůjčují buňce perleťový lesk. Stejně jako mnoho kokcidních bakterií, jako je Streptococcus, jejich buněčné dělení má tendenci probíhat podél jedné osy, což způsobuje, že jejich buňky tvoří řetězce, spíše jako perlové řetězce. Název druhu namibiensis znamená „Namibie“.

Výskyt

Tento druh objevil Heide N. Schulz a další v roce 1997 v pobřežních sedimentech mořského dna Walvis Bay (Namibie). Schulz a její kolegové z Max Planck Institute for Marine Microbiology, byli na ruském výzkumném plavidle, Petr Kottsov, když zaujala bílá barva tohoto mikroba. Ve skutečnosti hledali další nedávno nalezené mořské bakterie, které se živí sulfidy, Thioploca a Beggiatoa. Skončili s úplně novým objevem mnohem většího kmene bratranců dvou dalších bakterií.[3] V roce 2005 byl v Mexický záliv.[4] Mezi jinými odlišnostmi od namibijského kmene se nezdá, že by se mexický kmen dělil podél jedné osy, a proto netvoří řetězce.

Dříve největší známá bakterie byla Epulopiscium fishelsoni, při délce 0,5 mm.[5]

Thiomargarita namibiensis, shromažďování dusičnanů a kyslíku ve vodě nad dnem pro případ resuspendování a shromažďování sirníku v sedimentech

Struktura

Ačkoli Thiomargarita úzce souvisí s Thioploca a Beggiatoa ve funkci se jejich struktury ukázaly být naprosto odlišné. Thioploca a Beggiatoa buňky jsou mnohem menší a rostou těsně na sobě v dlouhých vláknech. Jejich tvar je nezbytný pro to, aby se dostali do oceánských sedimentů, aby našli více sulfidů a dusičnanů. V porovnání, Thiomargarita rostou v řadách samostatných jednotlivých buněk ve tvaru koule, což jim neumožňuje mít takovou mobilitu Thioploca a Beggiota mít.

S jejich nedostatkem pohybu, Thiomargarita se přizpůsobily vývojem velmi velkých bublin, které uchovávají dusičnany, tzv vakuoly, což jim umožnilo přežít dlouhá období hladování dusičnany a sulfidy. Vakuoly jim dávají schopnost zůstat nehybní, jen čekají, až nad nimi znovu zametou vody bohaté na dusičnany. Tyto vakuoly představují velikost, kterou si vědci dříve mysleli jako nemožnou. Vědci nepřihlíželi k velké bakterii, protože bakterie spoléhají na šíření chemikálií, což je proces, který funguje jen na malé vzdálenosti. To znamená, že cytoplazma musí být blízko buněčné stěny, což značně omezuje jejich velikost. Ale Thiomargarita jsou výjimkou z tohoto omezení velikosti, protože jejich cytoplazma se tvoří podél obvodu buňky, zatímco vakuoly uchovávající dusičnany zaujímají střed buňky. Jak tyto vakuoly bobtnají, významně přispívají k velikosti záznamu. Drží rekord největších bakterií na světě s objemem třímiliónkrát větším než průměrné bakterie.[6]

Metabolismus

Bakterie je chemolithotrophic a je schopen použít dusičnan jako terminální akceptor elektronů v elektronový transportní řetězec. Organismus bude oxidovat sirovodík (H2S) na elementární síra (S). Ten se ve své periplazmě ukládá jako granule a je vysoce refrakční a opaleskující, takže organismus vypadá jako perla.

Zatímco sulfid je k dispozici v okolním sedimentu, produkovaný jinými bakteriemi z mrtvých mikrořasy který klesl dolů na mořské dno, dusičnan pochází z výše mořské vody. Protože bakterie je přisedlý a koncentrace dostupného dusičnanu v průběhu času značně kolísá, ukládá dusičnany ve vysoké koncentraci (až 0,8 molární[7]) ve velkém vakuola jako nafouknutý balón, který odpovídá za přibližně 80% jeho velikosti.[8] Když jsou koncentrace dusičnanů v prostředí nízké, bakterie používá obsah své vakuoly k dýchání. Přítomnost centrální vakuoly v jejích buňkách tedy umožňuje prodloužené přežití v sulfidových sedimentech. Nemotilita Thiomargarita buněk je kompenzována jeho velkou velikostí buněk.[9]

Nedávný výzkum také ukázal, že bakterie může být fakultativně anaerobní spíše než povinně anaerobní, a tedy schopné dýchat s kyslíkem, pokud je hojné.[10]

Význam

Gigantismus je obvykle nevýhodou pro bakterie.[11] Bakterie získávají své živiny jednoduchým difúzním procesem přes jejich buněčnou membránu, protože jim chybí sofistikovaný mechanismus příjmu živin, který se nachází v eukaryoty. Bakterie velké velikosti by znamenala nižší poměr povrchu buněčné membrány k objemu buňky. Tím by se omezila míra absorpce živin na prahové hodnoty.[12] Velké bakterie mohou snadno hladovět, pokud nemají jiný záložní mechanismus. T. namibiensis překonává tento problém chováním velkých vakuol, které mohou být naplněny dusičnany podporujícími život.[13]

Reference

  1. ^ „Největší bakterie: Vědec objevuje novou formu bakteriálního života u afrického pobřeží“, Max Planck Institute for Marine Microbiology, 8. dubna 1999, archivovány od originál dne 20. ledna 2010
  2. ^ Seznam prokaryotických jmen se Stálým v nomenklatuře - rod Thiomargarita
  3. ^ Amsden, Brandi, Thiomargarita namibiensis, archivovány z originál dne 12. dubna 2012, vyvoláno 2. června 2014
  4. ^ Karen M. Kalanetra, Samantha B. Joye, Nicole R. Sunseri, Douglas C. Nelson. Nové vakuolátové bakterie síry z Mexického zálivu se množí redukčním dělením ve třech rozměrech. Environmentální mikrobiologie (2005) 7 (9), 1451–1460 doi: 10.1111 / j.1462-2920.2005.00832.x
  5. ^ Randerson, James (8. června 2002), "Lamač rekordů", Nový vědec
  6. ^ Největší bakterie na světě, Říjen 2001
  7. ^ Schulz HN, Brinkhoff T, Ferdelman TG, Mariné MH, Teske A, Jorgensen BB (duben 1999), „Husté populace obří bakterie síry v namibijských šelfových sedimentech“, Věda, 284 (5413): 493–5, Bibcode:1999Sci ... 284..493S, doi:10.1126 / science.284.5413.493, PMID  10205058.
  8. ^ Kalanetra KM, Joye SB, Sunseri NR, Nelson DC (září 2005), „Nové vakuolátové bakterie síry z Mexického zálivu se množí redukčním dělením ve třech rozměrech“, Environ. Microbiol., 7 (9): 1451–60, doi:10.1111 / j.1462-2920.2005.00832.x, PMID  16104867.
  9. ^ Rod Thiomargarita. Heide Schulz. Prokaryotes 2006, část 3, oddíl 3.3, 1156–1163
  10. ^ Schulz HN, de Beer D (listopad 2002), „Míra absorpce kyslíku a sulfidu měřená pomocí jednotlivých buněk Thiomargarita namibiensis pomocí mikroelektrod“, Aplikovaná a environmentální mikrobiologie, 68 (11): 5746–9, CiteSeerX  10.1.1.335.4467, doi:10.1128 / AEM.68.11.5746-5749.2002, PMC  129903, PMID  12406774.
  11. ^ Obří bakterie nese tisíce genomů. Nature News, 8. května 2008.
  12. ^ "Extrémní polyploidie ve velké bakterii ". Proc Natl Acad Sci USA 2008, 105:6730–6734.
  13. ^ „Největší bakterie na světě“. Oceánografická instituce Woods Hole. Citováno 5. ledna 2016.

externí odkazy