La specie di batterio appena scoperta è visibile ad occhio nudo!


Filamento singolo di Ca. Thiomargarita magnifica.

Le cellule della maggior parte delle specie batteriche sono lunghe circa 2 micrometri, con alcuni dei campioni più grandi che raggiungono i 750 micrometri. La specie appena scoperta, chiamata Candidatus (Ca.) Thiomargarita magnifica, ha una lunghezza media delle cellule superiore a 9.000 micrometri ed è visibile ad occhio nudo!


I batteri e gli archei sono gli organismi più diversi e abbondanti sulla Terra“, ha detto il professor Olivier Gros dell’Université des Antilles.

Con solo una piccola frazione di loro isolata nella cultura, rimaniamo grossolanamente ignoranti della loro biologia“.

Mentre la maggior parte dei batteri modello e degli archei sono piccoli, alcune cellule notevolmente grandi, denominate batteri giganti, sono evidenti in almeno quattro phyla e hanno dimensioni cellulari nell’intervallo di decine o addirittura centinaia di micron“.

Alcuni membri eccezionali dei gammaproteobatteri ossidanti dello zolfoThiomargarita namibiensis, ad esempio, sono noti per raggiungere fino a 750 micrometri (dimensioni medie – 180 micrometri)“, ha detto Gros.

Tali giganti batterici sollevano la questione se macrobatteri ancora più grandi potrebbero ancora essere là fuori ma non sono ancora stati identificati“.

La specie appena descritta, Ca. Thiomargarita magnifica, fa impallidire tutti gli altri batteri giganti conosciuti di circa 50 volte.

È stato scoperto per la prima volta nel 2009 in mangrovie marine tropicali poco profonde in Guadalupa, nelle Piccole Antille.

Quando li ho visti, ho pensato, “che strani””, ha detto il professor Gros.

All’inizio pensavo che fosse solo qualcosa di curioso, alcuni filamenti bianchi che dovevano essere attaccati a qualcosa nel sedimento come una foglia“.

Pensavo fossero eucarioti; non pensavo fossero batteri perché erano così grandi con apparentemente molti filamenti“, ha detto il dott. Silvina Gonzalez-Rizzo, ricercatrice presso l’Université des Antilles.

Ci siamo resi conto che erano unici perché sembrava una singola cellula. Il fatto che fossero un microbo “macro” è stato affascinante!

Morfologia e ultrastruttura di Ca. Thiomargarita magnifica: (A) confronto dimensionale di sistemi di modelli batterici (verdi) ed eucariotici (blu) selezionati su una scala di tronchi; (B) montaggio al microscopia luminosa della metà superiore di un Ca. Cellula di Thiomargarita magnifica, con una parte basale rotta che rivela una morfologia tubolare a causa del grande vacuolo centrale e di numerosi granuli di zolfo intracellulare sferico (un tardigrado è mostrato per scala); (C) rendering 3D di cellule segmentate da HXT e CLSM, putativamente in varie fasi del ciclo di sviluppo; da sinistra a destra le cellule renderizzate 3D sono le cellule D, B, F, G e D; nota che lo stadio più piccolo corrisponde al segmento terminale della cella D ed è stato aggiunto a sinistra a fini di visualizzazione; (D) Osservazione CLSM della cellula K dopo etichettatura fluorescente delle membrane con FM 1-43x che mostra la continuità del cellula dal polo basale alla prima costrizione completa all’estremità apicale; (E) montaggio TEM della costrizione apicale di una cellula, con il citoplasma vincolato alla periferia; (F) maggiore ingrandimento dell’area contrassegnata in E, con granuli di zolfo e pinze in varie fasi di sviluppo; (G) maggiore in Abbreviazioni: S – granello di zolfo, V – vacuolo.

Utilizzando varie tecniche di microscopia, come la tomografia a raggi X, la microscopia a scansione laser confocale e la microscopia elettronica a trasmissione, i ricercatori hanno visualizzato interi filamenti lunghi fino a 9,66 mm e hanno confermato che erano davvero singole cellule giganti piuttosto che filamenti multicellulari, come è comune in altri grandi batteri solforati.

Le tecniche hanno anche permesso agli scienziati di osservare nuovi compartimenti legati alla membrana che contengono cluster di DNA.

Hanno soprannominato questi organelli pepins, dopo i piccoli semi nei frutti.

I cluster di DNA erano abbondanti nelle singole cellule.

Ca. Thiomargarita magnifica contiene tre volte più geni della maggior parte dei batteri e centinaia di migliaia di copie del genoma (poliploidia) che si diffondono in tutta la cellula“, ha affermato il dott. Jean-Marie Volland, ricercatore presso il Joint Genome Institute del DOE, il Lawrence Berkeley National Laboratory e il Laboratory for Research in Complex Systems.

Per la squadra, caratterizzando Ca. Thiomargarita magnifica ha aperto la strada a molteplici nuove domande di ricerca. Tra questi, c’è il ruolo del batterio nell’ecosistema delle mangrovie.

In termini di metabolismo, fa la chemiosintesi, che è un processo analogo alla fotosintesi per le piante“, il dott. Volland ha detto.

Un’altra domanda in sospeso è se le pin abbiano avuto un ruolo nell’evoluzione di Ca. Le dimensioni estreme della Thiomargarita magnifica e se le pin sono presenti o meno in altre specie batteriche.

Resta da studiare anche la formazione precisa di pipine e il modo in cui si verificano e sono regolati i processi molecolari all’interno e all’esterno di queste strutture.

Attraverso le sue gigantesche dimensioni cellulari, il suo grande genoma, il suo ciclo di vita dimorfico, ma soprattutto attraverso la sua compartimentazione del materiale genetico in pin legati alla membrana, Ca. Thiomargarita magnifica si aggiunge all’elenco dei batteri che si sono evoluti un livello più elevato di complessità“, hanno detto gli autori.

È il primo e unico batterio noto fino ad oggi a segregare in modo inequivocabile il loro materiale genetico in organelli legati alla membrana alla maniera degli eucarioti e quindi sfida il nostro concetto di cellula batterica“.

L’articolo del team è stato pubblicato sulla rivista Science.

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