“巨人”細(xì)菌

王妍娥

我們常說(shuō)的“細(xì)菌”大多是指疾病的病原體，會(huì)通過(guò)接觸、消化道、呼吸道、昆蟲(chóng)叮咬等在人體間傳播疾病。其實(shí)，大家熟知的酵母菌、醋酸菌和乳酸菌也屬于細(xì)菌。細(xì)菌是所有生物中數(shù)量最多的一類(lèi)，據(jù)估計(jì)有5×1030個(gè)，目前已知最小的細(xì)菌只有0.2微米。自1683年安東·列文虎克使用顯微鏡觀察細(xì)菌已經(jīng)過(guò)去3個(gè)多世紀(jì)，華麗硫珠菌的出現(xiàn)打破了我們對(duì)細(xì)菌大小的固有認(rèn)知。

2009年，法國(guó)安地列斯與圭亞那大學(xué)的奧利維爾·格羅斯教授和他的研究團(tuán)隊(duì)在加勒比海瓜德羅普一處紅樹(shù)林中，發(fā)現(xiàn)了一種附著在落葉上的絲狀物，長(zhǎng)達(dá)1厘米。他們最初以為這是一種真菌，因?yàn)橐阎囊恍┐笮土蚓褪怯蓴?shù)千個(gè)不超過(guò)200微米的單個(gè)細(xì)胞組成的，會(huì)形成長(zhǎng)達(dá)幾厘米的細(xì)絲。但在2018年，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋生物學(xué)家讓-瑪麗·沃爾蘭使用一系列儀器和方法，對(duì)這些絲狀物進(jìn)行了更加仔細(xì)的觀察和分析，發(fā)現(xiàn)該生物的細(xì)胞中存在DNA，且具有細(xì)菌特征。于是，研究小組認(rèn)定它的身份是“細(xì)菌”，并將其命名為“華麗硫珠菌”。

為什么判定華麗硫珠菌是細(xì)菌還是真菌如此重要呢？細(xì)菌和真菌雖都有“菌”字，且同屬微生物，但它們?cè)谏镱?lèi)型、結(jié)構(gòu)和增殖方式等方面有諸多不同。比如細(xì)菌的細(xì)胞核沒(méi)有核膜，屬于原核生物，而真菌屬于真核生物；相較于細(xì)菌只有核糖體一種細(xì)胞器，真菌則有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等細(xì)胞器。不僅如此，細(xì)菌和真菌的大小更是懸殊。細(xì)菌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，個(gè)體微小，直徑一般為1微米～10微米，是真核生物的十分之一至萬(wàn)分之一。所以華麗硫珠菌的大小雖在真菌里不足為奇，但已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了細(xì)菌細(xì)胞大小理論上限。

華麗硫珠菌比已知巨型細(xì)菌的平均大小（180微米）還要大50多倍，它突破生長(zhǎng)限制，成長(zhǎng)為細(xì)菌中“巨人”的原因是什么呢？科學(xué)家通過(guò)分析研究，做出了以下初步推測(cè)。

一般細(xì)菌的DNA是自由漂浮在細(xì)胞質(zhì)中的，它們細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有活躍的運(yùn)輸系統(tǒng)，只能利用化學(xué)擴(kuò)散進(jìn)行生長(zhǎng)代謝，而擴(kuò)散的距離短且效率低下，所以它們不易長(zhǎng)大。華麗硫珠菌仿佛是細(xì)菌界的天選之子，它的DNA不是自由漂浮的，而是被區(qū)隔在膜結(jié)合的細(xì)胞器內(nèi)，這些細(xì)胞器具有代謝活性，并存在于整個(gè)細(xì)菌細(xì)胞中；它的體內(nèi)中央還有一個(gè)大液泡，液泡將細(xì)胞質(zhì)限制在細(xì)胞的外圍，從而壓縮了細(xì)胞質(zhì)的空間，并使得細(xì)胞生長(zhǎng)代謝免受化學(xué)擴(kuò)散的限制。可能正是華麗硫珠菌擁有獨(dú)特的生物膜系統(tǒng)和空間架構(gòu)，才使它突破了細(xì)菌大小和體積的限制，生長(zhǎng)為超越細(xì)菌細(xì)胞大小理論上限多個(gè)數(shù)量級(jí)的細(xì)菌。

華麗硫珠菌的發(fā)現(xiàn)不但增加了大型硫磺細(xì)菌的種類(lèi)，而且有助于科學(xué)家探索限制細(xì)胞大小的因素。有生物學(xué)家表示，華麗硫珠菌“可能是復(fù)雜細(xì)胞進(jìn)化中缺失的一環(huán)”。對(duì)于華麗硫珠菌的深入研究還在繼續(xù)進(jìn)行，也許更多大型的和復(fù)雜的細(xì)菌就隱藏在我們顯而易見(jiàn)的地方。

千百年來(lái)，人類(lèi)對(duì)自然的探索從未停下腳步，眾多科研發(fā)現(xiàn)印證著自然界在時(shí)間長(zhǎng)河中的進(jìn)化。星星點(diǎn)點(diǎn)的求知探索之火將會(huì)延續(xù)科學(xué)和文明之光，相信在未來(lái)，人類(lèi)會(huì)揭開(kāi)大自然更多的神秘面紗。