细菌是地球上分布范围最广、体积最小、种类最多的生物,可以说在地球的几乎每个角落,在我们日常生活的每时每刻,都会有细菌的身影。
通常情况下,作为微生物的一种,细菌的个头都是非常小的,用肉眼很难发觉它们的存在,只有用显微镜才能看到。而近期,美国的科学家,却打破了这种传统认知,所发现的细菌个头明显要大得多,不但用肉眼能清晰可见,而且直径达到了2厘米,这简直颠覆了我们对微生物概念的认知!
打破纪录的巨型细菌
此前,科学家们发现的最大细菌,是在1999年在纳米比亚发现的,被命名为“纳米比亚的硫磺珍珠”,其形态为一串白色的珠子,有的个体能达到0.75毫米,用肉眼差不多能分辩出来。在此后的10年时间里,这种单细胞的细菌,以超出寻常的“个头”,保持着世界上最大细菌的纪录。
这种情况,在2009年被打破。科学家们在北美洲加勒比海列斯群岛中部的一个小岛上,发现了直径约为1厘米的巨型细菌,被命名为“华丽硫珠菌”。这种细菌属于首次被发现,当发现的时候,它们正静静地潜伏在红色红树林沼泽咸水体中的一片腐烂的叶子上。科学家们在发现这种细菌后,显得异常兴奋,一方面说明加勒比海区域应该隐藏着更多之前人们所不知道的事情,而另一方面,这么大的细菌,将会直接冲击人们对微生物的定义。
又过去13年,科学家们再次来到这片水域,并从水域中取出一些水样,接下来想进行微生物培养实验。没想到,在采集的样品中,上面漂浮着一些呈白色粉丝状的东西,当时以为是样本中含有的一些植物花粉或者其他杂质。后来,通过对水样进行荧光、X射线、电子显微镜以及基因组测序等一系列工序,并最终进行研究和分析后发现,这些粉丝状的物体,并非一开始认为的是干扰性的杂质,而是实打实的单细胞生物。
这种细菌的长度达到了2厘米,是13年前发现最大细菌的两倍,要比其他典型的细菌“个头”大1000倍以上,甚至比果蝇的身体细胞还要大。这种细菌被命名为T. magnifica,经鉴定,它与13年前发现巨型细菌为同一属,可以说是近亲。此次发现,研究人员欣喜地称:“发现这种细菌,就像遇到一个与珠穆朗玛峰一样高的人。”
这种巨型细菌还是“细菌”吗?很多生物学家表示,这种新的巨型细菌的发现,使人类越来越认识到,微生物世界存在着我们难以想象的复杂性和多样性,同时细菌“家族”也将具有我们前所未知的复杂结构以及基因的适应性,只有这样才能让它们长到让人意料之外的细胞大小。
有一些生物学家表示,在传统的认知中,微生物这个概念,形容的是那些肉眼看不到的微小生物,而此次的新发现,将让我们重新审视微生物这个概念,我们应该不能再简单地将细菌确定为微生物了,这个概念似乎已经过时。
从生物学分类上看,细菌属于原核生物,而像目前我们周围的动物、植物以及真菌生物,其细胞都属于“真核细胞”,细菌这种原核生物与真核生物最明显的区别就是,其细胞中并没有细胞核,也就是说没有单独存放DNA遗传物质的“隔间”。
此次发现的新巨型细菌,也打破了这种对细菌属于原核生物的认知,因为这种巨型细菌的细胞内,它的遗传物质是被包裹在类似一层“内膜”之中的。那么,如果不将这种巨型细菌归结为原核生物,也会带来一个问题,那就是它们的确是只由一个细胞构成的。要解决这个问题,要么需要更改细菌的定义,要么就需要更改关于原核生物的定义,反正都是颠覆性的。
为什么能长这么大?长期以来,科学家们认为,单细胞的生物不可能长到很大,因为细胞越大,要想维持细胞的生理活性,就必须吸收足够多的能量和营养物质,才会使表面积增大,当达到一定程度以后,就无法再支撑足够多的能量和营养物质吸收、储存和转化空间了。而且随着细胞体积的增大,其内部ATP这种能量获取的最直接来源,将会变得极难传输。
但是,T. magnifica这种巨型细菌,在很多方面都打破了上述人们的传统认知,它的细胞结构被“刻意”地分隔成了很多相对独立的“隔间”,每个“隔间”都在执行着不同的功能,相当于在一个细胞的基础上,又分成了若干相互独立又相互协调的“亚细胞”,从而能够突破较大体积、较大表面积对细胞机能的诸多限制。
更为特殊的是,这种细胞的DNA遗传物质,在由膜结合构成的“隔间”中被“保护”起来,仅是核心区的这种遗传物质,就差不多有香瓜种子那么大。这种被隔离出来的遗传物质及其结构,使细菌和真核生物细胞之间的区别变得模糊了,确保实现对机体更有效的控制性和机体结构的复杂性。正是这种结构,使得T. magnifica细菌的基因数量,超过了11000个,要比一般的细菌多出好几倍。
以上是关于这种细菌体型能够如此之大的内在原因,而从外界来看,生物的生存和发展,必须要有与之相适应的外界环境,从而为其提供充足的能量和物质来源。经检测,这种巨型细菌的基因中,含有可以进行硫磺氧化和碳固定的生物化学反应基因,也就是说从周围环境中摄取一些无机化学物质,通过机体的生理化学反应,转化为能量来满足新陈代谢、生长发育以及繁殖的需要。
从科学家们的分析来看,这种巨型细菌不但可以固定碳、使用糖,还能够在各种基质和相应自然环境下生长,另外还可以进行彼此的“交流”,甚至能发出信号,说明这些巨型细菌不仅具有超出一般细菌的复杂机制,还存在着一定的“社会行为能力”,这绝对又一次颠覆了我们对简单微生物特征的认知。
还是那句话,大千世界无奇不有,世界上的一些角落里,肯定还存在着我们前所未知的生物和现象,等待着我们去发现和破解。
#美国科研团队发现2厘米长巨大细菌#
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