Neues Bakterium etwa in Wimpergröße und -form bricht Größenrekord

Winzige fadenförmige Organismen, die sich an versunkenen Trümmern in seichten Mangrovenwäldern in der französischen Karibik festklammern und mit bloßem Auge perfekt sichtbar sind, haben sich den Titel der größten jemals bekannten Bakterien verdient.

Mit einer Länge von etwa einem Zentimeter haben sie ungefähr die Größe und Form einer menschlichen Wimper und schlagen die Konkurrenz mit der 5.000-fachen Größe von Gartenbakterien und der 50-fachen Größe von Bakterien, die früher als Riesen galten, weg. In menschlicher Hinsicht ist dies so, als würde man einer Person begegnen, die so groß wie der Mount Everest ist.

Olivier Gros, ein Biologe an der Universität der Antillen, entdeckte die Prokaryoten im Jahr 2009 und bemerkte, dass sie sich sanft in den schwefelreichen Gewässern zwischen den Mangroven des Archipels von Guadeloupe wiegten. Die Bakterien hafteten an den Blättern, Ästen, Austernschalen und Flaschen, die im tropischen Sumpf versunken waren, sagte Gros in einer Pressekonferenz.

Er und seine Kollegen dachten zuerst, sie könnten komplexe eukaryotische Organismen oder vielleicht eine Kette miteinander verbundener Organismen sein. Aber Jahre der genetischen und molekularen Forschung haben gezeigt, dass jede Saite tatsächlich eine hoch aufragende Bakterienzelle ist, die genetisch mit anderen schwefeloxidierenden Bakterien verwandt ist. „Das war natürlich eine ziemliche Überraschung“, sagte Jean-Marie Volland, ein Mikrobiologe am Joint Genome Institute in Berkeley, Kalifornien, in dem Briefing.

Diese Woche veröffentlichten Gros und Kollegen einen Artikel in Science, in dem sie alles darlegten, was sie über die neuen, riesigen Bakterien gelernt haben, die sie getauft haben Candidatus (ca.) Thiomargarita magnifica.

Ihre Ergebnisse erweitern unser Verständnis der mikrobiellen Vielfalt auf eine Weise, die Mikrobiologen nicht für möglich gehalten hätten. Wissenschaftler stellten zuvor die Hypothese auf, dass die Größe von Bakterien durch mehrere Faktoren begrenzt wäre, darunter ein Mangel an intrazellulären Transportsystemen, die Abhängigkeit von ineffizienter chemischer Diffusion und ein Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, das zur Deckung des Energiebedarfs erforderlich ist. Doch das Volumen einer einzigen Ca. T. magnifica Zelle ist mindestens zwei Größenordnungen höher als das vorhergesagte Maximum, das ein Bakterium theoretisch erreichen kann, sagte Volland.

Volland, Gros und Kollegen lernen immer noch, wie – und warum genau –Ca. T. magnifica verwaltet seine enorme Größe. Aber bisher ist das klar Ca. T. magnifica oxidiert Schwefelwasserstoff aus seiner schwefelreichen Umgebung und reduziert Nitrat. Etwa 75 Prozent seines Zellvolumens ist ein Sack aus gespeichertem Nitrat. Der Sack drückt gegen die Zellhülle und begrenzt die Tiefe, in der Nährstoffe und andere Moleküle diffundieren müssen.

Während Bakterien dazu neigen, frei schwebende DNA zu haben, Ca. T. magnifica scheint mehr als eine halbe Million Kopien seines Genoms in zahlreichen membrangebundenen Kompartimenten gebündelt zu haben, die die Forscher nach kleinen Samen in Früchten Pepins nannten. Die Verteilung von Pepinen an den äußeren Rändern der Bakterien könnte eine lokalisierte Proteinproduktion ermöglichen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, Proteine ​​über große Entfernungen zu transportieren.

Der nächste Schritt zur Untersuchung dieser gigantischen Bakterien besteht darin, dass Wissenschaftler herausfinden, wie sie in Labors gezüchtet werden können. Vorerst haben die Forscher jedes Mal neue Exemplare aus den Mangrovenwäldern gesammelt, wenn sie zur Neige gehen. Dies war jedoch schwierig, da sie einen mysteriösen Lebenszyklus oder eine Saisonabhängigkeit zu haben scheinen. In den letzten zwei Monaten konnte Gros keine finden. „Ich weiß nicht, wo sie sind“, sagte er.