Mogłoby się wydawać, że mikroskopijny rozmiar jest niezbywalną cechą organizmów należących do przedstawicieli królestwa bakterii (Prokaryota). Tegoroczne odkrycie jednakże stoi w kontrze do tego przeświadczenia i udowadnia istnienie bakterii osiągających wielkość porównywalną do ziarna ryżu.
Przez setki lat pokutował pogląd, że choroby, np. dżuma – wywoływana przez bakterie z gatunku Yersinia pestis, która w XVIII wieku zdziesiątkowała populację Europy, w tym również zebrała śmiertelne żniwa na terenie przedrozbiorowej I Rzeczpospolitej, biorą się „z morowego powietrza”. Dzięki odkryciu mikroskopu i późniejszych badań przeprowadzonych przez XVII-wiecznego holenderskiego kupca z pasją badawczą – Antoniego van Leeuwenhoeka, uznawanego za ojca dziedziny mikrobiologii, wyodrębniono nową grupę organizmów, pierwotnie nazywaną nie bakteriami, a „zwierzątkami”. Jak sam opisywał w listach opublikowanych później w jednym z najstarszych czasopism naukowych Philosophical Transactions of the Royal Society, jego badania wynikały z czystej ciekawości, a na swe obiekty badań wybierał całkiem prozaiczne substancje, takie jak krople deszczówki czy też odpadki roślinne i zwierzęce. Zapoczątkowane w ten sposób badania z czasem ewoluowały i dzięki udoskonalaniu aparatury służącej do obserwacji mikrobiologia obecnie jest prężnie rozwijającą się dziedziną nauki, dostarczającą nam wiele innowacji, przydatnych również w życiu codziennym, gdyż te formy życia nie są jedynie odpowiedzialne za rozprzestrzenianie chorób, lecz zapewniają obieg materii w przyrodzie czy też służą jako modelowe organizmy badawcze.
Charakterystyka bakterii
Bioróżnorodność bakterii jest niesamowicie ogromna. Mówi się, że na Ziemi jest więcej gatunków z królestwa prokariotów aniżeli gwiazd w galaktyce Drogi Mlecznej. Estymuje się, że w 30 gramach ziemi leśnej znajduje się około milion gatunków bakterii. Zasiedlają każdą niszę, łącznie z ekstremalnymi środowiskami, takimi jak gejzery, lodowce antarktyczne oraz nasze ciała – zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz, zajmując około 10% naszej masy.
Jak wspomniano powyżej, bakterie należą do grupy organizmów nazywanej prokariontami. Przeciwna gałąź jest tworzona przez eukarioty, do której zalicza się takie grupy organizmów jak rośliny, grzyby oraz zwierzęta. Wyróżnia się 3 podstawowe cechy charakterystyczne bakterii:
- brak organelli z podwójną błoną,
- jednokomórkowe,
- mikroskopijne rozmiary.
Warto tu dodać, że nie wszystkie prokarionty są bakteriami, gdyż jest to szersze pojęcie, obejmujące też archeony, które mimo iż dzielą wspólne cechy z bakteriami, to mają inne pochodzenie ewolucyjne.
Najnowsze odkrycie
Thiomargarita magnifica – taką nazwę nadano bakterii o niebywale dużych rozmiarach, zamieszkującej karaibskie lasy namorzynowe. Jak wskazuje nazwa rodzajowa (Thiomargarita), bakterie te uzyskują energię poprzez utlenianie siarki znajdującej się w środowisku, natomiast nazwa gatunkowa (magnifica) oddaje ich wielkość, gdyż są blisko 50 razy większe od dotychczas poznanych największych prokariontów. Mimo iż gatunek ten został odkryty w 2009 roku, początkowo nie został poprawnie zakwalifikowany i figurował jako Incertae sedis (łac. o niepewnej pozycji [taksonomicznej]). Dopiero w 2018 roku dowiedziono przy pomocy transmisyjnego mikroskopu elektronowego i technik wykorzystujących hybrydyzację fluorescencyjną in situ, że mamy w tym przypadku do czynienia z gigantyczną, acz pojedynczą komórką bakteryjną, a nie kolonią bakterii połączonych ze sobą. W budowie tego organizmu można wyróżnić struktury podobne do organelli eukariotycznych, na przykład nazwane przez autorów „pepins”, w których zawiera się materiał genetyczny (DNA) T. magnifica czy też rybosomy, czyli molekularne maszyny syntetyzujące polipeptydy.
Nowe, niespodziewane odkrycia otwierają wiele kolejnych drzwi, za którymi kryją się pytania. Naukowcy zastanawiają się, czy środowisko i klimat lasów namorzynowych – zasobnych w siarkę i rozkładające ją mikroorganizmy, są kluczowe dla egzystowania T. magnifica. Ta niezwykle duża bakteria poszerza horyzonty naszego rozumienia procesów ewolucyjnych i – jak twierdzą badacze – ten „olbrzymi mikrob” może być brakującym ogniwem ewolucyjnym między jednokomórkowcami a bardziej wyspecjalizowanymi komórkami budującymi organizmy wyższe.
Literatura
Burchardt J, Burchardt D. Morowe Powietrze – Krótki szkic do historii zarazy na ziemiach polskich w pierwszej połowie XVIII. Nowiny Lekarskie 2008; 77 (4): 334–338.
Dykhuizen D. Species Numbers in Bacteria. Proc Calif Acad Sci 2005; 56 (6 Suppl 1): 62–71.
Levin PA. A bacterium that is not a microbe. Science 2022; 376 (6600): 1379–1380.
Volland JM, Gonzalez-Rizzo S, Gros O, et al. A centimeter-long bacterium with DNA contained in metabolically active, membrane-bound organelles. Science 2022; 376 (6600): 1453–1458.
nature.com/articles/d41586-022-01757-1.
science.org/content/article/largest-bacterium-ever-discovered-has-unexpectedly-complex-cells.
Patrycja Maliszewska – absolwentka studiów magisterskich UMK na kierunku biotechnologia
