海洋“隱士”里的小巨人

梅洋湯

貝氏硫化細(xì)菌

在微小的細(xì)菌世界里，貝氏硫化細(xì)菌算是大個(gè)子。它是一種絲狀細(xì)菌，細(xì)絲可以達(dá)到半毫米左右，每一條絲里含有成千上萬個(gè)扁平的盤狀或圓筒狀細(xì)胞。這些細(xì)絲狀的細(xì)菌在顯微鏡下看起來像是一條條小蚯蚓，緩慢地蠕動(dòng)前行。

數(shù)不清的貝氏硫化細(xì)菌通常生活在一起組成菌落，大多以白色、毛絨絨的細(xì)菌墊的形式存在于自然界，偶爾也有橘黃色的群落生活在深海熱液地區(qū)。這些橘黃色的貝氏硫化細(xì)菌總是生活在較熱的沉積物上，周圍被白色的貝氏硫化細(xì)菌包圍起來，看起來活像是一個(gè)個(gè)深海“煎雞蛋”。另外，淡水湖及咸水湖邊黑黑的泥巴里、人們避猶不及的臭水溝里都能發(fā)現(xiàn)它的身影。

知識(shí)鏈接：BlingBling“小鉆石”

對(duì)大部分生物來說，有臭雞蛋氣味的硫化氫氣體是劇毒之物，但對(duì)貝氏硫化細(xì)菌而言，硫化氫是它們最主要的“食物”，被它們氧化的硫化氫會(huì)轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫顆粒，儲(chǔ)存在它們的細(xì)胞內(nèi)。

被儲(chǔ)存的硫顆粒在光學(xué)顯微鏡下因折射光線而閃閃發(fā)光，像是裝飾細(xì)胞的“小鉆石”。這些硫顆粒有重要用途，它們像是被儲(chǔ)存起來過冬的食物，貝氏硫化細(xì)菌可以進(jìn)一步將硫氧化形成硫酸鹽，從而得到生長(zhǎng)必需的能量來源。

納米比亞嗜硫珠菌

硫化細(xì)菌家族盛產(chǎn)“大個(gè)子”細(xì)菌，除了貝氏硫化細(xì)菌外，最引人注目的應(yīng)該是目前發(fā)現(xiàn)的最大的細(xì)菌—納米比亞嗜硫珠菌。

這種細(xì)菌的細(xì)胞為圓形，直徑約500微米，比果蠅的眼睛稍微大一點(diǎn)。三年前的一次調(diào)查中，一個(gè)直徑接近1毫米的納米比亞嗜硫珠菌細(xì)胞成了目前世界上最大的細(xì)菌紀(jì)錄保持者。這些細(xì)菌是如此“巨大”，我們甚至都不需要借助顯微鏡，用我們的雙眼就可以直接看到它們。

納米比亞嗜硫珠菌的發(fā)現(xiàn)，源自1997年德國教授海德·舒爾茨（Heide N. Schulz）在納米比亞海邊的一次采樣。納米比亞的海邊淤泥富含有機(jī)物，這些有機(jī)物被厭氧生物降解后生成很多硫化氫，為硫化細(xì)菌等與硫循環(huán)相關(guān)的微生物提供了洞天福地。

舒爾茨注意到，這些淤泥里經(jīng)常會(huì)飄著一些帶狀的東西，里面有很多又大又圓的細(xì)胞。她問同事是否知道這是什么，但同事都以為這可能是某種小魚小蝦的卵，因?yàn)樗鼈兊膫€(gè)頭太大了，完全超出了當(dāng)時(shí)對(duì)細(xì)菌大小的認(rèn)知。通過對(duì)這些細(xì)胞的進(jìn)一步分析，她驚奇地發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞并不屬于魚類，而是一種細(xì)菌。

她當(dāng)即決定將這些超級(jí)“巨大”的細(xì)菌稱為“嗜硫珠菌”。因?yàn)檫@種圓形的細(xì)菌像貝氏硫化細(xì)菌一樣，將硫化氫氧化成單質(zhì)硫顆粒儲(chǔ)存在細(xì)胞里，在光學(xué)顯微鏡下硫顆粒會(huì)閃爍奪目的光彩，使得整個(gè)納米比亞嗜硫珠菌細(xì)胞泛著微微的“珠光”，像極了飽滿圓潤的珍珠。而它們通常是成鏈狀存在的，有共同的外膜系統(tǒng)，在自然狀態(tài)下看起來像是一串串美麗的“珍珠項(xiàng)鏈”。硫珠菌巨大的體積源于細(xì)胞內(nèi)裝著硝酸鹽溶液的大泡囊。在氧氣不夠用的情況下，這些硝酸鹽溶液也可以和硫化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫單質(zhì)。

延伸閱讀：拉丁名釋義

納米比亞嗜硫珠菌的拉丁名為Thiomargarita namibiensis。前半部分中，Thio指和硫相關(guān)的，margarita可不是大家熟悉的瑪格麗特雞尾酒，拉丁語中的margarita指“閃耀著柔和光澤的珍珠項(xiàng)鏈”。后半部分則指納米比亞，這種細(xì)菌第一次被發(fā)現(xiàn)的地方。

費(fèi)氏刺骨魚菌

海洋中還有另一種和納米比亞嗜硫珠菌大小相似的細(xì)菌—費(fèi)氏刺尾魚菌。它屬于梭菌屬，顧名思義，這些細(xì)菌有梭子一般的形狀。其長(zhǎng)可達(dá)700微米，寬約80微米，周身布滿鞭毛，依靠鞭毛的運(yùn)動(dòng)游到不同的地方。

費(fèi)氏刺尾魚菌的繁殖方式非常獨(dú)特。我們知道絕大多數(shù)微生物都是通過分裂生殖，即一個(gè)母細(xì)胞長(zhǎng)大分裂成兩個(gè)相同的子細(xì)胞。但費(fèi)氏刺尾魚菌的繁殖卻更像“胎生”：母細(xì)胞的兩端各產(chǎn)生一個(gè)非常細(xì)小的、像孢子般的子細(xì)胞，這兩個(gè)子細(xì)胞會(huì)在母細(xì)胞體內(nèi)慢慢長(zhǎng)大。子細(xì)胞長(zhǎng)成后，母細(xì)胞死亡并消解，將兩個(gè)子細(xì)胞從中釋放出來。

這些大到違背我們直覺，甚至肉眼可見的細(xì)菌，完全推翻了我們?cè)?jīng)認(rèn)為的微生物的極限大小，在生命進(jìn)化演義中構(gòu)成了重要一環(huán)。