Строение, геном и жизнедеятельность

Важнейшая особенность новооткрытых бактерий Thiomargarita magnifica заключается в их строении. Как говорилось выше, эти микроорганизмы состоят из единственной нитевидной клетки, которая включает мембранные структуры. Для простоты их часто зовут «мешочками» или «отсеками», а в микробиологии — органеллами.

У клетки Thiomargarita magnifica в цитоплазме, то есть гелеподобном содержимом, где находятся основные биохимические компоненты и протекают важнейшие биохимические процессы, замечены сотни тысяч таких «отсеков», или органелл, отделенных собственными мембранами. В них находятся копии генома и рибосомы (своего рода фабрики по производству белков).

Органеллы с ДНК и рибосомами в научном мире стали называть пепинами (лат. «зернышко»). В отличие от такого сложного строения, у большинства других бактерий ДНК и рибосомы свободно «плавают» в цитоплазме.

Более того, геном «гигантов» оказался крайне длинным и содержит почти в три раза больше генов, чем у изученных ранее родственных бактерий и прочих представителей этого царства. У Thiomargarita magnifica около 12 млн пар нуклеотидов и 11 тысяч отдельных генов.

Для сравнения: каждая клетка тела пчелы содержит в ядре около 10 тысяч генов, а общее число генов в геноме колорадского жука — около 24 тысяч. У человека, кстати, примерно столько же. Геном же большинства бактерий включает до 4 тысяч генов.

Другая органелла (ее в некоторых статьях называют вакуолью) прижимает содержимое к внутренней стенке клетки, занимает свыше 70% ее объема и заполнена водой и ионами. Цитоплазма у новооткрытых бактерий распределена тончайшим слоем между внешней стенкой этого мешочка и мембраной. В ней содержатся серные гранулы, отражающие свет, благодаря которым нитевидный микроорганизм и выглядит белым.

В сложном составе клетки, вероятно, кроется основная причина, по которой эта бактерия может вырастать такой длинной. Особенности внутреннего строения мангровой бактерии позволяют ей проводить необходимые биохимические реакции для жизнедеятельности (питание, дыхание, выведение веществ и пр.) по всей периферии своей клетки, а для них нужны закодированные в геноме ферменты. Благо в случае с Thiomargarita magnifica копии генома распределены в пепинах по всей внутренней поверхности клетки.

В отличие от этих счастливчиков обычные бактерии и археи не позволяют себе столь солидных габаритов, ведь в их случае молекулам пришлось бы преодолевать слишком значительное расстояние, чтобы диффундировать, будь клетка слишком большой. Они зависят от химической диффузии, а она эффективна на расстоянии всего нескольких микрометров.