Гигантска бактерия смущава микробиолозите

Микроб от Stechlinsee носи стотици различни геноми

Гигантската бактерия Achromatium oxaliferum, тук е екземпляр от езерце близо до Боденското езеро. © EOL / micro * обхват, CC-от-nc
чете на глас

Удивително откритие: Микроб, възникнал в Stechlinsee, се оказва "множествена личност". Не само че е 30 000 пъти по-голям от нормалните бактерии, но и носи стотици различни геноми. Ако човек върви само след генетичния материал, една от тези гигантски бактерии съчетава гените от няколко различни вида в себе си. Защо тази бактерия носи около това вътрешно многообразие засега не е ясно и как тя успява да остане като начин да я запази.

Всъщност за бактериите: колкото по-малки, толкова по-добре. За микробите разчитат до голяма степен на дифузията за хранене и друг метаболизъм. Ако станат твърде големи, тази пасивна транспортна система вече няма да работи. Затова още по-изненаданите бяха микробиолозите, когато откриха първите гигантски бактерии преди няколко години. Междувременно са известни няколко такива до 0, 75 милиметра големи бактерии, дори в прясна вода.

Гигантска бактерия в Stechlinsee

Най-голямата сладководна бактерия в света, Achromatium oxaliferum, дори се среща в германските езера: живее освен всичко друго в утайката на Stechlinsee в Бранденбург. Гигантският микроб е 30 000 пъти по-голям от нормалните бактерии, пренасяни с вода и разпознаваем с просто око благодарение на варовитните си отлагания. Той печели енергията си, като окислява сярата в утайката.

Засега, толкова добре известен. Но това, което откриха учени около Дани Йонеску от Института по сладководна екология и рибарство във вътрешността на Лайбниц в Берлин, е невероятно дори за опитни микробиолози. За своето проучване те са секвенирали генома на отделни клетки от Achromatium oxaliferum от езерото Stechlin за първи път.

Генетика на различни бактерии само в една клетка

Той показа: Една клетка от тази гигантска бактерия може да съдържа до 300 генома - всяка от тях разделена на няколко хромозоми. Изненадващият факт е, че той не е просто копие на бактериалното наследство, както беше известно от някои серни бактерии. Вместо това ахроматиум носи стотици много различни геноми наоколо - той на практика обединява генома на много микроби само в една клетка. показ

Различните флуоресцентни цветове показват, че тази клетка носи различни геноми в себе си. Мина Бизич-Йонеску / IGB

„Този ​​резултат беше изненадващ!“, Казва Йонеску. „Разнообразието само на 16S рРНК беше изключително голямо.” Изследователите откриха, че клетка от тази гигантска бактерия може да носи хромозоми, които изглежда принадлежат към много различни видове ахроматиум. "Всяка една клетка е домакин на генетично разнообразие, което обикновено се намира между различни видове от един род, " съобщават изследователите.

Как Achromatium запазва своята идентичност?

Защо тази гигантска бактерия носи толкова много различни геноми, засега не е ясно. Изследователите обаче подозират, че това вътрешно генетично разнообразие вероятно улеснява адаптирането им към променящите се условия на околната среда: то просто извлича съответните гени.

Освен това е мистериозно, тъй като Achromatium oxaliferum успява да запази своята идентичност. защото когато една ахроматиева клетка се раздели, геномите вероятно се разпределят на случаен принцип в дъщерните клетки. Това всъщност би трябвало да доведе до това, че потомците стават все по-различни и дори принадлежат към различни видове. Но очевидно подборът гарантира, че това не се случва. Как точно, сега трябва да се проучи.

Последствия и за пробни анализи

Откриването на тези множество геноми в ахроматиум също може да има последствия за микробиологичния анализ на пробите от почвата и водата. Защото досега микробното разнообразие се определя въз основа на последователностите на ДНК / РНК. Следователно определянето на видовете днес обикновено е изцяло на базата на ген.

Но ако в пробата се появи полиплоидна бактерия, тогава нейните гени представляват по-голямо биологично разнообразие, отколкото е наистина: Там, където някой веднъж е заподозрял 1000 различни бактериални вида, в действителност може да се намерят само 100 различни вида. (Nature Communications, 2017; doi: 10.1038 / s41467-017-00342-9)

(Институт по сладководна екология и риболов във вътрешността на Лайбниц (IGB), 08.09.2017 - НКО)