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有史以来发现的最大细菌具有出乎意料的复杂细胞

生物技术
wanwan (42055)发表于 2022年02月28日 18时12分 星期一

来自时间回旋
一种生活在加勒比海地区的新细菌肉眼可见,可长到 2 厘米长——和花生一样长,比常见微生物大 5000 倍。这个“巨无霸”还有一个巨大的基因组,不像其它细菌基因组自由漂浮在细胞内,而是被包裹在一层薄膜之中,这是更复杂细胞(比如人体中的细胞)的新特征。上周发表的一篇预印本(PDF)论文描述了这种细菌,它让研究人员大为吃惊。九州工业大学的计算生物学家 Kazuhiro Takemoto 表示,除了颠覆微生物可以有多大和多复杂的观点之外,这种细菌“可能是复杂细胞演化中缺失的一环。”

长期以来,研究人员一直将生命分为两类:原核生物,包括细菌和被称为古细菌的单细胞微生物;真核生物,包括从酵母菌到大多数形式的多细胞生命(包括人类)。原核生物的 DNA 自由浮动,而真核生物将其 DNA 包裹在细胞核中。真核生物还将各种细胞功能划分为被称为细胞器的囊泡,可将分子从一个区室移动到另一个区室——这是原核生物做不到的。但新发现的微生物模糊了原核生物和真核生物之间的界限。研究人员在论文中报告说,该细胞包括两个膜囊,其中一个包含所有 DNA。研究生 Jean-Marie Volland 将这个膜囊称为细胞器,马萨诸塞大学阿默斯特分校的微生物学家 Verena Carvalho 表示这是“新的一大步”,意味着生命的两个分支并不像之前认为的不同。圣路易斯华盛顿大学的微生物学家 Petra Levin 对此表示赞同,“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!”“这是一个超酷的故事。”

另一个膜囊中充满了水,可能是细菌长得如此之大的原因。装载了 DNA 的膜囊也被挤压到这种细菌的内部边缘,这也被证明不寻常。当能源部联合基因组研究所的研究人员对内部的 DNA进 行测序时,他们发现该基因组非常庞大,有 1100 万个碱基,其中包含了大约 1.1 万个清晰可辨的基因。通常来说,细菌的基因组大约平均包含 400 万个碱基和大约 3900 个基因。通过用荧光标签标记 DNA,研究人员确定细菌基因组如此之大是因为相同的 DNA 片段有超过 50 万个拷贝。被称为核糖体的蛋白质生产工厂也位于载有 DNA 的膜囊之中,这可能使基因代码转化为蛋白质的效率更高。