Gli scienziati hanno scoperto il più grande batterio mai trovato

Nella palude caraibica, gli scienziati hanno scoperto batteri che crescono fino alle dimensioni e alla forma delle palpebre umane.

Queste cellule sono i più grandi batteri mai osservati, migliaia di volte più grandi dei batteri più familiari come l’Escherichia coli. Jean-Marie Woland, microbiologo del Joint Genome Institute di Berkeley, in California, afferma: “È come incontrare un altro uomo delle dimensioni del Monte Everest.

Il dottor Woland e i suoi colleghi Pubblicato Il loro studio su un batterio chiamato Theomarcarita magnifica è stato pubblicato giovedì sulla rivista Science.

Gli scienziati una volta pensavano che i batteri fossero troppo semplici per produrre cellule di grandi dimensioni. Ma Theomargarita magnifica risulta essere più complicato. Sebbene la maggior parte del mondo batterico non sia stato ancora esplorato, è del tutto possibile attendere che vengano scoperti batteri più grandi e complessi.

Sono passati circa 350 anni da quando il molatore di lenti olandese Anthony van Leeuwenhoek ha scoperto i batteri che gli graffiavano i denti. Quando ha posizionato la placca dentale sotto un vecchio microscopio, è stato sorpreso di trovare una creatura unicellulare che nuotava. Per i successivi tre secoli, gli scienziati hanno scoperto molti altri tipi di batteri, tutti invisibili ad occhio nudo. Ad esempio, vai in una cella di e-omicidio Due micronO meno di un decimo di pollice.

Ogni cellula batterica è il proprio organismo, il che significa che può crescere e dividersi in una coppia di nuovi batteri. Ma le cellule batteriche spesso convivono. I denti di Van Leeuwenhoek erano ricoperti da una pellicola gelatinosa contenente miliardi di batteri. Nei laghi e nei fiumi, alcune cellule batteriche si uniscono e ne formano di più piccole Fibre.

Noi esseri umani siamo organismi multicellulari, i nostri corpi sono approssimativamente gli stessi 30 trilioni di cellule. Sebbene le nostre cellule siano invisibili ad occhio nudo, sono generalmente molto più grandi dei batteri. Un uovo umano può raggiungere ca 120 micron Diametro, o un quinto di pollice.

Le cellule di altri organismi possono diventare ancora più grandi: le alghe verdi Chlorophyxa toxifolia formano cellule a forma di lama. Lungo un piede.

Quando è apparso il divario tra cellule piccole e grandi, gli scienziati hanno osservato l’evoluzione per realizzarlo. Animali, piante e funghi appartengono tutti allo stesso lignaggio evolutivo chiamato eucarioti. Gli eucarioti condividono molti adattamenti che aiutano a formare grandi cellule. Senza questi adattamenti, gli scienziati hanno giustificato che le cellule batteriche dovrebbero essere piccole.

Per cominciare, una grande cellula ha bisogno di supporto fisico in modo che non collassi o si strappi. Le cellule eucariotiche hanno fili molecolari resistenti che agiscono come pali in una tenda. Tuttavia, i batteri non hanno questo scheletro cellulare.

Una grande cellula deve affrontare una sfida chimica: all’aumentare delle sue dimensioni, le molecole impiegano più tempo a muoversi e incontrare i partner giusti per eseguire precise reazioni chimiche.

Gli eucarioti creano la soluzione a questo problema e riempiono le cellule di minuscole cellule che contengono schemi biochimici individuali. Avvolgono il DNA in un sacchetto chiamato nucleo, con molecole che possono leggere i geni per produrre proteine, o quando una cellula si riproduce, le proteine ​​formano nuove copie del DNA. Ogni cellula produce carburante in sacche chiamate mitocondri.

Le scatole che si trovano nelle cellule eucariotiche non sono per i batteri. Senza l’embrione, ogni batterio normalmente galleggerebbe liberamente attorno al suo anello di DNA. Inoltre non hanno mitocondri. Invece, in genere formano combustibili con molecole incorporate nelle loro membrane. Questa disposizione funziona bene per le piccole cellule. Ma all’aumentare delle dimensioni di una cellula, non c’è abbastanza spazio sulla superficie cellulare perché le molecole possano produrre abbastanza carburante.

La semplicità dei batteri sembrava spiegare perché erano così piccoli: non avevano la complessità necessaria per essere grandi.

Tuttavia, secondo Shylesh Date, fondatore del Laboratory for Research in Complex Systems a Menlo Park, California e coautore con il dottor Walland, questa decisione è stata presa molto frettolosamente. Dopo aver studiato solo una piccola parte del mondo batterico, gli scienziati hanno fatto ampie generalizzazioni sui batteri.

“Abbiamo graffiato la superficie, ma siamo stati molto testardi”, ha detto.

Quella teoria iniziò a esplodere negli anni ’90. I microbiologi hanno scoperto che alcuni batteri si sono evoluti da soli. Hanno anche scoperto l’occhio nudo. Eulopisium FischelsoniAd esempio, è venuto alla luce nel 1993. I batteri che vivono all’interno del pesce chirurgico possono crescere fino a 600 micron di lunghezza, più grande di un granello di sale.

Oliver Cross, un biologo dell’Università delle Antille, ha scoperto Theomargarita magnifica nel 2009 mentre esplorava le foreste palustri. Guadalupa, Un gruppo di isole caraibiche che fanno parte della Francia. Questo microbo sembrava piccoli pezzi di spaghetti bianchi, che formavano uno strato di foglie morte che galleggiavano nell’acqua.

All’inizio non era chiaro cosa avesse scoperto il dottor Cross. Pensava che gli spaghetti potessero essere un fungo, piccole spugne o qualcos’altro come l’eucalipto. Ma quando lui e i suoi colleghi hanno estratto il DNA dai campioni in laboratorio, è stato rivelato che si trattava di batteri.

Il dottor Cross, insieme al dottor Woland e ad altri scienziati, dà un’occhiata più da vicino alle strane creature. Si chiedevano se i batteri fossero minuscole cellule che si univano in catene.

Si è scoperto che non era così. Quando i ricercatori hanno esaminato le tagliatelle batteriche con la microscopia elettronica, si sono resi conto che ognuna era una cellula gigantesca a sé stante. La cella media è lunga circa 9.000 micron e la più grande è di 20.000 micron, fino a un centesimo di diametro.

Gli studi su Theomargarita magnifica si sono mossi lentamente perché il dottor Walland ei suoi colleghi non hanno ancora capito come far crescere i batteri nel loro laboratorio. Per ora, il team dovrà raccogliere una nuova scorta di batteri Dr. Cross ogni volta che desidera condurre un nuovo esperimento. Può trovarli non solo nelle foglie, ma anche nei gusci di ostrica e nelle bottiglie di plastica che si trovano su sedimenti ricchi di zolfo nelle foreste paludose. Ma i batteri seguono un ciclo di vita imprevedibile.

“Negli ultimi due mesi non sono stato in grado di trovarli”, ha detto il dottor Cross. “Non so dove siano.”

All’interno delle cellule di Theomargarita magnifica, i ricercatori hanno scoperto una struttura strana e complessa. Diversi tipi di scatole sono incorporati nelle loro membrane. Queste scatole non sono le stesse che si trovano nelle nostre cellule, ma possono consentire a Theomergarita magnifica di crescere.

Alcune scatole sembrano fabbriche di produzione di carburante in cui possono essere sfruttati i nitrati microbici e altre sostanze chimiche che consuma nella palude.

Ci sono altre scatole degne di nota, come embrioni umani, in Theomargarita magnifica. Dopo i minuscoli semi nei frutti simili a kiwi, ogni scatola che gli scienziati chiamano bepins ha un anello di DNA. Mentre una tipica cellula batterica contiene un anello di DNA, la Theomarcarita magnifica ne contiene centinaia di migliaia, ciascuna racchiusa nel proprio pepin.

Più sorprendentemente, ogni pipino ha piante che producono proteine ​​​​dal suo DNA. Petra Levine, microbiologa dell’Università di Washington a St. Louis, che non è stata coinvolta nello studio, ha dichiarato: “Hanno delle minuscole cellule all’interno delle loro cellule.

La vasta riserva di DNA di Theumargarita magnifica potrebbe consentirle di produrre le proteine ​​extra di cui ha bisogno. Ogni ciottolo può produrre le proteine ​​specializzate di cui ha bisogno nella propria area di batteri.

Il dottor Woland ei suoi colleghi sperano che una volta che i batteri inizieranno a crescere, queste ipotesi possano essere confermate. Si occupano anche di altri misteri, come quanto sia difficile per un batterio sopravvivere senza uno scheletro molecolare.

“Puoi togliere un filo dall’acqua con le pinzette e metterlo in un’altra ciotola”, ha detto il dottor Voland. “Come si unisce e come prende forma: queste sono domande a cui non abbiamo risposto”.

Il dottor Tate ha detto che potrebbero essere in attesa di trovare batteri anche più grandi di Theomargarita magnifica.

“Non sappiamo davvero quanto siano grandi”, ha detto. “Ma ora, questo batterio ci ha mostrato la strada.”

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