Bakterie tak małe jak pozwalają na to limity życia

1

Naukowcy odkryli miniaturowe bakterie – blisko dolnej granicy, jaką mogą osiągać ziemskie żywe organizmy.

Zaawansowana mikroskopia pozwoliła na sfotografowanie najmniejszych żywych bakterii. Uważa się, że objętość ich komórek, wynosząca tylko 0.009 mikronów (10^6 metra) sześciennych, to dolna granica wymiarów, jakie mogą osiągnąć ziemskie organizmy.

Choć porównania tylko częściowo oddają istotę tej informacji, warto się z nimi zapoznać: 150 tych bakterii zajmuje objętość porównywalną z innym jednokomórkowym organizmem – Escherichia coli – a 150 tysięcy mogłoby się zmieścić na czubku ludzkiego włosa.

Bakterie te występują w wodach podpowierzchniowych. Najprawdopodobniej tworzą rozległe kolonie. Różnią się od typowych mikroorganizmów ze względu na budowę wewnętrzną. Posiadają gęsto upakowane spirale, przypuszczalnie DNA, niewielką liczbę rybosomów, włosowate wyrostki  i zminimalizowany metabolizm, który wskazuje na to, że w swoim cyklu życiowym polegają na energii dostarczanej przez inne – większe – bakterie.

Organizmy te pochodzą z trzech typów, które nie zostały jeszcze dokładnie zbadane. Istnieje prawdopodobieństwo, że dokładniejsza analiza tych bakterii pozwoli na odkrycie związków między nimi a wielkoskalowymi zjawiskami jak klimat, łańcuch zaopatrzenia w wodę i pożywienie oraz oddziaływanie między różnymi gatunkami mikroorganizmów (ekosystemy mikrobów).

Nie istnieje jeszcze zgoda co do tego, jak małe mogą być organizmy żywe. Analiza tego gatunku wymagała już wcześniejszych, skomplikowanych przygotowań. (Pomijając zupełnie cały proces udoskonaleń technik badań laboratoryjnych w mikroskali w ciągu ostatniego półwiecza). Na wstępie naukowcy musieli przefiltrować wodę podpowierzchniową przez coraz mniejsze filtry, z których ostatnie miały średnicę 0.2 mikrona. Takie filtry służą do sterylizacji wody. Rezultaty okazały się nie-tak-sterylne jak można przypuszczać. Woda pełna była niewielkich mikroorganizmów.

Woda, wraz z mieszkańcami, została zamrożona do -272 stopni Celsjusza za pomocą pierwszego przenośnego urządzenia pozwalającego na takie schłodzenie cieczy o nazwie cryo plunger. Jego zastosowanie dawało pewność, że komórki mikroorganizmów nie zostaną uszkodzone w drodze do laboratorium.

Próbki zostały przeniesione do laboratoriów Berkley, gdzie przy pomocy dwu- i trójwymiarowej kriogenicznej transmisyjnej elektroskopii określono ich wielkość i wewnętrzną strukturę. Zobrazowano także komórki w trakcie podziału, co jest dowodem na to, że bakterie nie cierpiały z braku pożywienia (co mogłoby być czynnikiem powodującym zmniejszenie rozmiarów).

Genom bakterii został zsekwencjonowany. Ilość par zasad w genomie wynosi około miliona. Dodatkowo przeprowadzono badania nad próbkami DNA i odkryto duże zróżnicowanie wśród bakterii z typów WWE3, OP11 i OD1. Za pomocą kolejnych narzędzi badawczych odrzucono wniosek, że mogą to być Archeany.

Genom bakterii wskazuje na brak wielu podstawowych funkcji podtrzymujących życie. Bakterie te polegają najprawdopodobniej na większych mikroorganizmach, przypuszcza się, że ich wyrostki nazywane fimbriami mogą służyć jako połączenia do komórek innych mikroorganizmów.

Badania te są dużym krokiem w badaniach najmniejszych mikroorganizmów. Wcześniej estymowano ich rozmiary na 0.013 mikronów sześciennych, wykluczając Archeany, których rozmiary sięgały 0.009 mikrometrów sześciennych. Połączenie pracy z nowoczesnymi narzędziami w terenie i zaawansowanych technik mikroskopii i analizy genomu pozwoliło na najbardziej kompletny opis najmniejszych bakterii. Teraz już wiemy, że tak niewielkie mogą być żywe stworzenia z dwóch podstawowych rodzin życia na Ziemi.

(Nature)

Przekaż dalej

1 komentarz