6月 27, 2022

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科学者はこれまでで最大のバクテリアを発見します

カリブ海のマングローブ林の科学者たちは、人間のまつげのサイズと形に成長するバクテリアの一種を発見しました。

これらの細胞はこれまでに観察された中で最大の細菌であり、大腸菌などの既知の細菌の数千倍の大きさです。 カリフォルニア州バークレーにあるJointGenomeInstituteの微生物学者であるJean-MarieFolandは、次のように述べています。

博士。 Volandと同僚 公開 チオマルガリータマグニフィカと呼ばれる細菌の彼らの研究は、木曜日にジャーナルサイエンスに掲載されています。

科学者たちはかつて、バクテリアは単純すぎて大きな細胞を作ることができないと信じていました。 しかし、チオマルガリータマグニフィカは非常に複雑であることが判明しました。 バクテリアの世界のほとんどはまだ調査されていないので、さらに大きくてより複雑なバクテリアが発見されるのを待っている可能性は十分にあります。

オランダのレンズグラインダー、アンソニー・ファン・レーウェンフックが歯を削ってバクテリアを発見してから約350年になります。 原始的な顕微鏡下に歯垢を置いたとき、彼は単細胞生物が泳いでいるのを見て驚いた。 次の3世紀にわたって、科学者は他の多くの種類のバクテリアを発見しましたが、それらはすべて肉眼では見えませんでした。 たとえば、大腸菌細胞は約 ミクロン、または1万分の1インチ未満。

それぞれのバクテリア細胞はそれ自身の有機体です、それはそれが成長して新しいバクテリアのペアに分裂することができることを意味します。 しかし、細菌細胞はしばしば一緒に住んでいます。 ファンレーウェンフックの歯は、何十億ものバクテリアを含むゼリー状のフィルムで覆われています。 湖や川では、いくつかのバクテリア細胞がくっついて非常に小さくなります 文字列

私たち人間は多細胞生物であり、私たちの体は約 30兆個の細胞。 私たちの細胞は肉眼では見えませんが、通常、細菌に見られる細胞よりもはるかに大きくなっています。 人間の卵細胞は到達することができます 120ミクロン 直径、または1000分の5インチ。

他の種の細胞は大きく成長する可能性があります:緑藻Caulerpa taxifoliaは、成長することができる刃状の細胞を生成します 足の長さ

小細胞と大細胞の間に隔たりが現れると、科学者たちはそれを理解するために進化論に目を向けました。 すべての動物、植物、菌類は、真核生物と呼ばれる同じ進化系統に属しています。 真核生物は、大きな細胞を作るのに役立つ多くの適応を共有しています。 科学者たちは、これらの適応がなければ、細菌細胞は小さいままでなければならないと結論付けました。

まず、大きなハイブは、崩壊したり破裂したりしないように、物理的なサポートが必要です。 真核細胞には、テントの中で極のように機能する剛性の分子ワイヤーが含まれています。 しかし、バクテリアはこの細胞骨格を持っていません。

大きな細胞はまた、化学的課題に直面しています。それが大きくなるにつれて、分子は動き回り、繊細な化学反応を実行するための適切なパートナーと出会うのに時間がかかります。

真核生物は、細胞を小さな断片で満たすことにより、この問題の解決策を開発しました。そこでは、異なる形態の生化学が発生する可能性があります。 それらは、DNAを核と呼ばれる嚢に包み、遺伝子を読み取ってタンパク質を作ることができる分子を保持します。または、細胞が再生すると、タンパク質はDNAの新しいコピーを生成します。 各細胞はミトコンドリアと呼ばれる嚢の中で燃料を生成します。

バクテリアは真核細胞に見られる部分を持っていません。 核がない場合、各細菌は通常、その内部を自由に浮遊するDNAの輪を持っています。 彼らはまたミトコンドリアを持っていません。 代わりに、通常は粒子が膜に埋め込まれた燃料を生成します。 この配置は、小さなセルでうまく機能します。 しかし、セルが大きくなると、セルの表面に燃料生成分子のための十分なスペースがなくなります。

バクテリアの単純さは、なぜそれらがとても小さいのかを説明しているようです:彼らは成長するのに必要な複雑さを持っていませんでした。

しかし、カリフォルニア州メンロパークの複雑系研究研究所の創設者であり、Voland博士との共著者であるShalish Dettによると、その結論は急いでなされました。 科学者たちは、バクテリアの世界のごく一部を研究した後、バクテリアについて抜本的な一般化を行いました。

「私たちは表面を引っかいただけです。しかし、私たちは非常に独断的でした。」と彼は言いました。

その正統性は1990年代にひび割れ始めました。 微生物学者は、いくつかの細菌が独自の区画を独自に開発していることを発見しました。 彼らはまた、肉眼で見える種を発見しました。 Epulopiscium fishelsoniたとえば、1993年に登場しました。外科医の魚の中に住んでいるとき、バクテリアは600ミクロンの長さで成長します-塩の粒よりも大きくなります。

Thiomargarita magnificaは、2009年にアンティユ大学の生物学者であるOlivier Grosが、 グアドループ、フランスの一部であるカリブ海の島々のグループ。 微生物は小さな白いスパゲッティのように見え、水に浮かんでいる枯れ葉の上に層を形成していました。

最初、グロス博士は自分が何を見つけたのか知りませんでした。 スパゲッティは、真菌、小さなスポンジ、または他の真核生物である可能性があると考えられていました。 しかし、彼と彼の同僚が研究室のサンプルからDNAを抽出したとき、彼らはそれがバクテリアであることを発見しました。

グロス博士は、ヴォランド博士や他の科学者と協力して、エイリアンの生き物をより綿密に研究しています。 彼らは、バクテリアが鎖状にくっついた微細な細胞なのかどうか疑問に思いました。

そうではないことがわかりました。 研究者が電子顕微鏡を使ってバクテリアのパスタの中を覗き込んだとき、彼らはそれぞれがそれ自身の巨細胞であることに気づきました。 平均的なセルの長さは約9,000ミクロンで、最大のセルの長さは20,000ミクロンで、直径1ペニーに及ぶのに十分な長さです。

ヴァランテ博士と彼の同僚は彼らの研究室でバクテリアを育てる方法をまだ理解していないので、チオマルガリータマグニフィカの研究はゆっくりと進んでいます。 現在、グロス博士は、チームが新しい実験を実行するたびに、新鮮なバクテリアを収集する必要があります。 彼はそれを葉だけでなく、マングローブ林の硫黄が豊富な堆積物に見られるカキの殻やペットボトルにも見つけることができます。 しかし、バクテリアは予想外のライフサイクルをたどっているようです。

「過去2か月間、私はそれらを見つけていません」とグロス博士は言いました。 「彼らがどこにいるのかわかりません。」

Thiomargarita magnificaの細胞内で、研究者たちは奇妙で複雑な構造を発見しました。 それらの膜には、さまざまなタイプのコンパートメントが組み込まれています。 これらのコンパートメントは私たちの細胞のものとは異なりますが、チオマルガリータマグニフィカを巨大なサイズに成長させる可能性があります。

一部のチャンバーは燃料プラントのように見え、微生物はマングローブ林で消費する硝酸塩やその他の化学物質のエネルギーを利用できます。

Thiomargarita magnificaには、人間の核に非常によく似た他の区画も含まれています。 科学者がキウイのような果物の小さな種にちなんでペピンと名付けた各コンパートメントには、DNAのリングが含まれています。 典型的な細菌細胞にはDNAのループが1つしか含まれていませんが、Thiomargarita magnificaには数十万のループがあり、それぞれが独自のピペット内に押し込まれています。

最も重要なことは、各ペピンには、そのDNAからタンパク質を構築するための工場が含まれていることです。 「それらは基本的に細胞内に小さな細胞を持っている」と、研究に関与しなかったセントルイスのワシントン大学の微生物学者であるペトラ・レバインは言った。

Thiomargarita magnificaのDNAの膨大な供給により、必要な追加のタンパク質を作ることができるかもしれません。 各ペピンは、細菌の独自の領域で必要とされるタンパク質の特別なセットを作成する場合があります。

ヴォランド博士と彼の同僚は、バクテリアの培養を開始した後、これらの仮説を確認できるようになることを望んでいます。 彼らはまた、バクテリアが分子骨格なしでいかにタフになるかなど、他の謎にも取り組みます。

「ピンセットで一本の水を取り出して、別のボウルに入れることができます」とフォーランド博士は言いました。 「それがどのようにまとめられ、どのように形作られるか-これらは私たちが答えていない質問です。」

ディート博士は、おそらくチオマルガリータ・マグニフィカよりもさらに多くの巨大なバクテリアが見つかるのを待っているかもしれないと言いました。

「彼らがどれだけ到達できるか、私たちは本当に知りません」と彼は言いました。 「しかし今、これらのバクテリアは私たちに道を示してくれました。」

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