Hiiglaslik bakter segab mikrobiolooge

Stechlinsee mikroob kannab sadu erinevaid genoome

Hiiglaslik bakter Achromatium oxaliferum, siin isend Bodeni järve ääres asuvast tiigist. © EOL / micro * ulatus, CC-by-nc
ettelugemist

Üllatav avastus: Stechlinsee piirkonnas esinev mikroob osutub "mitmekordseks isiksuseks". See pole mitte ainult 30 000 korda suurem kui tavalised bakterid, vaid kannab ka sadu erinevaid genoome. Kui üks läheb alles pärast geneetilist materjali, ühendab üks neist hiiglaslikest bakteritest iseenesest mitut erinevat tüüpi geene. Miks see bakter selle sisemise mitmekesisuse ümber kannab, on seni ebaselge ja kuidas tal õnnestub seda säilitada.

Tegelikult bakterite puhul: mida väiksem, seda parem. Sest mikroobid sõltuvad suures osas difusioonist toitumisel ja muul ainevahetusel. Kui need liiga suureks lähevad, siis see passiivne transpordisüsteem enam ei tööta. Seetõttu olid mikrobioloogid veelgi üllatunud, kui nad mõni aasta tagasi avastasid esimesed hiiglaslikud bakterid. Samal ajal on teada mitu sellist kuni 0, 75 millimeetri suurust bakterit, isegi magedas vees.

Stechlinsee hiiglaslik bakter

Maailma suurim mageveebakter Achromatium oxaliferum leiab aset isegi Saksamaa järvedes: ta elab muu hulgas Brandenburgi Stechlinsee settes. Hiiglaslik mikroob on 30 000 korda suurem kui tavalised vee kaudu levivad bakterid ja tänu lubjaladestustele on palja silmaga äratuntav. See võtab energiat muda väävli oksüdeerimise teel.

Siiani, nii tuntud. Kuid see, mida teadlased Danny Ionescu ümbruses Berliini Leibnizi mageveeökoloogia ja siseveekalanduse instituudist (IGB) leidsid, on hämmastav isegi kogenud mikrobioloogide jaoks. Uurimiseks olid nad esimest korda järjestanud Stechlini järvest pärit Achromatium oxaliferumi üksikute rakkude genoomi.

Erinevate bakterite geneetika ainult ühes rakus

See näitas: Selle hiiglasliku bakteri üks rakk võib sisaldada kuni 300 genoomi - igaüks neist on jagatud mitmeks kromosoomiks. Üllatav on see, et see pole pelgalt bakteripärandi koopia, nagu seda teadsid juba mõned väävlibakterid. Selle asemel kannab akromaatium endaga sadu väga erinevaid genoome - see ühendab praktiliselt paljude mikroobide genoomi vaid ühes rakus. kuva

Erinevad fluorestsentsvärvid näitavad, et see rakk kannab iseenesest erinevaid genoome. Mina Bizic-Ionescu / IGB

"See tulemus oli üllatav!" Ütleb Ionescu. "Ainult 16S rRNA mitmekesisus oli äärmiselt suur." Teadlased leidsid, et selle hiiglasliku bakteri rakk võib kanda kromosoome, mis näivad kuuluvat väga paljudesse akromaatiumiliikidesse. "Igas üksikus rakus on geneetiline mitmekesisus, mida tavaliselt leidub perekonna eri liikide vahel, " kirjutavad teadlased.

Kuidas Achromatium oma identiteedi säilitab?

Miks see hiiglaslik bakter nii palju erinevaid genoome kannab, on siiani ebaselge. Teadlased kahtlustavad siiski, et selline sisemine geneetiline mitmekesisus hõlbustab neil tõenäoliselt muutuvate keskkonnatingimustega kohanemist: see otsib lihtsalt sobivad geenid.

See on ka salapärane, kuna Achromatium oxaliferum suudab säilitada oma identiteedi. sest kui akromaatiumrakk jaguneb, jagunevad genoomid tõenäoliselt juhuslikult tütarrakkudesse. See peaks tegelikult viima selleni, et järeltulijad muutuvad järjest erinevamaks ja kuuluvad isegi erinevatesse liikidesse. Kuid ilmselt tagab valik, et seda ei juhtu. Kuidas täpselt, tuleb nüüd uurida.

Tagajärjed ka proovianalüüsidele

Nende mitmete genoomide avastamisel akromaatiumis võivad olla tagajärjed ka mulla- ja veeproovide mikrobioloogilisele analüüsile. Kuna seni on mikroobide mitmekesisus määratud DNA / RNA järjestuste põhjal. Seetõttu on liikide määramine tänapäeval tavaliselt geenipõhine.

Kuid kui proovis leidub polüploidset bakterit, siis on selle geenides suurem bioloogiline mitmekesisus, kui praegu on: Kui kunagi kahtlustati 1000 erinevat bakteriliiki, siis võib tegelikult leida vaid 100 erinevat liiki. (Nature Communications, 2017; doi: 10.1038 / s41467-017-00342-9)

(Leibnizi mageveeökoloogia ja sisevete kalanduse instituut (IGB), 08.09.2017 - MTÜ)