В море, в кишечнике рыб-хирургов семейства Acanthuridae, обитает гигантская бактерия.
Эта бактерия, которую исследователи только что назвали Epulopiscium viviparus, огромна — в миллион раз больше E. coli, и её можно увидеть невооруженным глазом.
Ученые из Соединенных Штатов предприняли глубокое исследование гигантского одноклеточного организма, чтобы выяснить, как он работает, в том числе описать полный геном и выяснить, как он выживает, будучи таким большим.
«Эта невероятная гигантская бактерия уникальна и интересна во многих отношениях: её огромный размер, способ размножения, методы, с помощью которых она удовлетворяет свои метаболические потребности и многое другое», — сказала профессор Эстер Ангерт, микробиолог из Корнелльского университета. — Раскрытие геномного потенциала этого организма просто поразило нас».
Гигантские бактерии уже много лет поражают ученых, но до сих пор остаются вопросы о том, как они могут становиться такими большими. Обычные бактерии имеют небольшие размеры, поэтому они могут легко переносить любое питательное вещество из окружающей среды в свои клетки. Кроме того, создание таких больших бактерий означает, что возникают дополнительные проблемы с получением ими достаточного количества энергии.
Чтобы отследить образцы E. viviparus, исследователям пришлось поймать рыбу-хирурга в окрестностях исследовательской станции острова Лизард в Австралии, а затем быстро извлечь ДНК и РНК из находящихся внутри бактерий.
После секвенирования генома гигантской бактерии, они обнаружили, что его длина составляет 3,2 миллиона пар оснований и содержит 2635 генов.
Колоссальные 5% этих генов кодируют углеводные ферменты, которые позволяют бактериям собирать больше питательных веществ из кишечника рыбы-хирурга. Это особенно важно, поскольку E. viviparus не имеет доступа к кислороду, поэтому ей необходимо ферментировать пищу. По словам Ангерт: «ферментирующие организмы просто не получают такого "выхлопа" от питательных веществ».
Гены также могут ответить на некоторые вопросы по второй загадке – энергии. Один из наиболее активно вырабатываемых бактериями ферментов - это тот, который производит АТФ, который исследователи называют «энергетической валютой» клеток. Для создания АТФ также используется так называемая «движущая сила натрия» — метод, также используемый для передвижения.
Наконец, многоскладчатая мембрана по внешнему контуру клетки означает, что питательные вещества быстрее и легче превращаются в энергию. Это удивительно похоже на то, как работают митохондрии у человека.
«Удивительно, но эти мембраны у E. viviparus как бы смыкаются по такой же модели, как и митохондрии», — сказал Ангерт. — У них очень складчатая мембрана, которая увеличивает площадь поверхности, на которой могут работать эти энергетические насосы, и эта увеличенная площадь поверхности создаёт генератор энергии».
Хотя это просто интересно ради интереса, здесь есть и некоторые практические применения. Поскольку E. viviparus обладает такими эффективными стратегиями использования питательных веществ, содержащихся в водорослях, она может быть полезна везде, где используются водоросли – например, в корме для скота, в возобновляемых источниках энергии и даже для потребления человеком.
Исследование было опубликовано в PNAS .
Автор — Хасинта Боулер (Jacinta Bowler) — научный журналист в издании Cosmos. Она также была опубликована в Best Australian Science Writing 2023.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Вам может быть интересно: