Thiomargarita magnifica, czyli bakteria wielka jak góra
To sensacyjne odkrycie ma długą historię sięgającą początku 2010 roku, kiedy Olivier Gros, biolog morski z Université des Antilles w Pointe-à-Pitre w Gwadelupie, badał tamtejsze lasy namorzynowe. Pewnego razu na leżących na dnie rozkładających się liściach drzew dostrzegł jedno-dwucentymetrowe cieniutkie, nitkowate twory (widoczne na zdjęciu wyżej), które wstępnie zakwalifikował jako nieznany nauce gatunek grzyba.
Nowa bakteria robi wrażenie również pod względem wielkości genomu
Dopiero pięć lat później członek zespołu Grosa, Jean-Marie Volland, postanowił bliżej przyjrzeć się niezidentyfikowanemu organizmowi. Jakież było zdziwienie naukowców, kiedy okazało się, że to żaden grzyb, tylko bakteria o rekordowej długości dochodzącej niekiedy nawet do 2 cm (średnia długość to 0,9 cm)! A zatem widoczny gołym okiem, wręcz gigantyczny jednokomórkowy organizm.
Nowo odkryty mikrob imponuje również pod względem wielkości oraz zawartości materiału genetycznego – jego DNA składa się z 11 mln par zasad oraz ok. 11 tys. genów. Dla typowej bakterii liczby te wynoszą odpowiednio: 4 mln i 3,9 tys. Ponadto jego komórka zawiera 40 tys. kopii własnego genomu. Dzięki temu mikrob może odpowiadać w różnych miejscach swojego długiego „ciała” na bodźce środowiska, np. włączając konkretne geny. Ale sposób, w jaki koordynuje tę aktywność w swojej wielkiej komórce, na razie pozostaje dla nauki tajemnicą.
Naukowcy nadali nowej bakterii łacińską nazwę Thiomargarita magnifica i, opisali swoje odkrycie w lutym tego roku we wstępnej wersji artykułu udostępnionego w internecie. Jego ostateczna wersja została właśnie opublikowana w tygodniku „Science”.
Nowo odkryty mikrob jest tysiące razy większy od typowej bakterii
Żeby zrozumieć skalę tego bakteryjnego znaleziska – i to w sensie dosłownym, – Jean-Marie Volland posługuje się następującym porównaniem: to tak, jakby ktoś spotkał człowieka wielkości Mount Everestu. Thiomargarita magnifica jest bowiem prawie 5 tys. razy większa od typowego, widocznego jedynie pod mikroskopem, przedstawiciela świata bakterii. Zdetronizowała też dotychczasową rekordzistkę, czyli odkrytą w 1997 r. u wybrzeży Namibii kuzynkę o nazwie Thiomargarita namibiensis, która jest mniejsza ok. 50 razy.
Podczas specjalnej konferencji prasowej czworo autorów publikacji w „Science” (m.in. Olivier Gros i Jean-Marie Volland) odpowiadało na pytania dziennikarzy naukowych z całego świata. Oto najciekawsze informacje, którymi się podzielili:
- nie ma wątpliwości, że Thiomargarita magnifica jest bakterią; potwierdziły to analizy jej genomu, który porównano z materiałem genetycznym innych mikrobów;
- na razie nie wiadomo, dlaczego stała się ona w toku ewolucji aż tak duża – być może dzięki temu zyskała przewagę nad drapieżnikami. Na razie atakujących ją organizmów nie znaleziono;
- jak do tej pory nie natrafiono na nią w innych niż karaibskie lasy namorzynowe rejonach świata; Olivier Gros dodał również, że od dwóch miesięcy nie może znaleźć gigantycznych bakterii w ich naturalnym środowisku; być może pojawiają się tylko sezonowo;
- nowo odkryte bakterie nie są w żaden sposób niebezpieczne dla ludzi;
- cała długa komórka Thiomargarita magnifica jest aktywna pod względem produkcji białek i energii;
- mimo dużych rozmiarów, nowo odkryte bakterie nie są specjalnie podatne na uszkodzenia (np. podczas badań w laboratorium); dotychczas naukowcy nie stworzyli ich hodowli, więc badają jedynie okazy pobrane z wód lasów namorzynowych;
- uczeni nie znają jeszcze odpowiedzi na pytanie, jaką dokładnie rolę Thiomargarita magnifica pełni w ekosystemie.
Jednak nie tylko gigantyczne rozmiary budzą wielkie zainteresowanie badaczy. Materiał genetyczny Thiomargarita namibiensis powinien – jak przystało na przedstawicielkę prokariontów (bardzo dużej grupy mikroorganizmów, w większości jednokomórkowych, do której należą bakterie) – swobodnie „pływać” w cytoplazmie, czyli substancji wypełniającej całą komórkę. I nie posiadać organelli, a więc oddzielonych błoną komórkową wyspecjalizowanych struktur, takich jak np. mitochondria dostarczające energię.
Innymi słowy, budowa komórki Thiomargarita magnifica powinna być prosta. Tymczasem gigantyczna bakteria jest wyposażona w coś podobnego do organelli, co naukowcy nazwali „pepinami”. Są one oddzielone błoną od cytoplazmy i zawierają DNA bakterii, jak również rybosomy, czyli występujące u wszystkich organizmów żywych struktury produkujące białka na podstawie informacji zawartej w materiale genetycznym.
Ta niezwykła budowa sugeruje, że Thiomargarita magnifica może być podobna do organizmów, które bardzo dawno temu stanowiły ewolucyjny pomost między światem prokariontów a eukariontów (do których należymy również my). Komórki tych drugich charakteryzują się m.in. materiałem genetycznym odseparowanym w jądrze oraz organellami.
Żywi się siarką i tlenem oraz skutecznie broni przed innymi bakteriami
Pod względem sposobu „odżywiania się” Thiomargarita magnifica jest typową bakterią siarkową żyjącą w wodzie. Czerpie bowiem energię z utleniania dostępnych w otaczającym środowisku związków siarki (rozkładające się liście), czyli można ją zaliczyć do grupy chemotrofów. Przy czym wykazuje się dość powolną przemianą materii, a naukowcy przypuszczają, że wytworzenie jednej potomnej komórki zajmuje jej nawet dwa tygodnie.
Ogromne rozmiary Thiomargarita magnifica powinny przyciągać „normalnej” wielkości bakterie, które potrafiłyby skolonizować powierzchnię tak dużego organizmu. Badacze szacują, że zmieściłoby się na niej przynajmniej 625 tys. bakterii Escherichia coli (żyjących m.in. w naszych jelitach). Tymczasem komórki Thiomargarita magnifica – przynajmniej te zbadanie przez naukowców – okazały się całkowicie czyste. Wyjaśnienie tego fenomenu zapewne kryje się w DNA bakterii, które zawiera sporo genów odpowiadających za produkcję antybiotyków i ich prekursorów.