A Nature Reviews Microbiology 2011-es cikkében érdekes adatokat osztottak meg a világ mindenhol jelenlévő, de mégis láthatatlan miniatűr élőlényeiről, a mikroorganizmusokról és a vírusokról: a leírás szerint, ha a világ összes vírusát egymás mellé fektetnénk, 100 millió fényév távolságba érnének el. A baktériumokból csak az óceánokban száz milliószor annyi található, mint amennyi az univerzum összes ismert csillagainak száma és az emberi test is bővelkedik bennük - egy grammnyi foglepedékben százmilliárd apró baktérium bújik meg. Ezek a szabad szemmel nem látható, mikroméretű lakótársak az élet alapvető részét képezik itt, a Földön, de hiába nyüzsögnek mindenhol, létezésükre ritkán kell kiemelt figyelmet fordítanunk, leginkább csak akkor, ha valamilyen megbetegedést okoznak.

Egy karibi sziget mocsarainak rothadó levelei között azonban olyan hatalmasra nőnek a baktériumok, hogy már mikroszkóp nélkül is jól megfigyelhetőek:

a Thiomargarita magnifica példányai több mint 9000 mikrométer hosszúságúak, vagyis elérik az egy centimétert.

Az ekkora testméret jócskán túllépi az átlagos baktériumok nagyságát, amit a rendkívül változatos baktériumtípusok miatt nehéz pontosan meghatározni, de elmondható, hogy a kutatók meghatározása szerint a legtöbbjük 2 mikrométer alatti nagyságú, a "híresebb" fajták, úgymint az Escherichia coli (kólibaktérium) vagy az ember bőrén is megtalálható Staphylococcus aureus 0,4–3 köbmikrométer kiterjedésűek, a kolerát okozó Vibrio cholerae 1,3 μm hosszú, a tüdőgyulladásért felelős Streptococcus pneumoniae 0,5 és 1,25 mikrométer közti átmérőjű és az eddig ismert legnagyobb típusok, mint amilyen a Thiomargarita namibiensis is, mindössze 750 µm átmérőjűek.

Ez egy ecetmuslinca szemének nagyságával ér fel Petra Anne Levin és Esther R. Angert, a Washington és a Cornell Egyetem mikrobiológusainak tanulmánya szerint, akik arra is választ adnak, hogy miért is nem nőnek nagyobbra általában a bakteriális sejtek: elmondásuk szerint a nagyobb sejtek struktúrájának és funkcióinak a diffúzió szab határt. Ez azt jelenti, hogy a sejten belüli molekulák mozgása, a kémiai folyamatok sebessége határozza meg a növekedés ütemét, mivel a metabolizmusuk működéséhez szükségük van arra, hogy a tápanyagként szolgáló molekulák (diffúzióval) átjussanak a felszínen és bekerüljenek a baktérium belsejébe, ez pedig hosszú időt vehet igénybe: egy oxigénmolekula egy óra alatt tesz meg egy millimétert ilyenkor.

"Emiatt a szabadon élő sejtek kis méretűek szoktak lenni, a citoplazmához viszonyított nagy felszíni kiterjedéssel,

hogy a tápanyagok felvétele, alacsony koncentrációban is, támogatni tudja a sejt anyagcsere igényeit." - írják a kutatók.

De akkor mi a magyarázata a Thiomargarita magnifica (relatíve) hatalmas méretének? A baktériumot 2009-ben felfedező Olivier Gros a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium biológusával, Jean-Marie Vollanddal és egy nemzetközi kutatócsapattal elemezte a különleges élőlény felépítését és a Science-ben két nappal ezelőtt, június 23-án megjelent tanulmányban mutatták be az eredményeket: eszerint a Thiomargarita magnifica sokkal bonyolultabb struktúrával rendelkezik, mint a kisebb méretű társai: a sejt közepén lévő, membránnal határolt hólyagszerű üreg, a sejtnedvüreg körül pepinnek nevezett egységek találhatóak és a többszázezer pepin mindegyike genetikai információkat tartalmaz, míg az átlagos baktériumok genetikai anyaga általában egy kromoszóma formájában a sejten belül szabadon helyezkedik el a Nature leírása szerint.

Mivel a biológusok egyelőre nem szekvenálták külön-külön a pepineket, ezért nem egyelőre nem áll rendelkezésre elég információ ahhoz, hogy ezek pontos felépítését meghatározzák és egyelőre az sem egyértelmű, hogy a mocsaras környezet kénben gazdag molekulái milyen szerepet játszanak a baktérium növekedésében. Annyi azonban biztos, hogy az óriásbaktérium szerkezete kevésbé a baktériumokra, inkább az eukariótákra (a valódi sejtmaggal rendelkező sejtekből álló élőlényekre) jellemző módon épül fel.

"A DNS és a riboszómák ilyen jellegű felosztása az eukarióták genetikai felosztására emlékeztet és egy újszerű sejtstruktúrát képvisel a baktériumok között."

- írják a szerzők a tanulmányban.

Ha pedig sikerült Guadaloupe szigetének rejtett magrove mocsaraiban felfedezni a minden eddiginél nagyobb baktériumot, akkor az sem zárható ki, hogy léteznek még ekkora, vagy ennél is nagyobb példányok, amelyek felépítése további meglepetéseket tartogathat a biológusok számára és újabb információkat fedhet fel az evolúciós folyamatokról.

"A Thiomargarita magnifica felfedezése arra utal, hogy nagy és sokkal komplexebb baktériumok bújhatnak meg közvetlenül az orrunk előtt.

A különleges biológiájuk, az energia anyagcseréjük és a pepinek pontos szerepének és természetének vizsgálata egy lépéssel közelebb vihet minket a biológiai komplexitás evolúciójának megértéséhez." - összegzik a kutatók.

(Fotó: Jean-Marie Volland et al/Science, Pierre Yves Pascal, Susan Brand/Berkeley Lab)

Az immunrendszerünk számára láthatatlan, tökéletesen idegen baktériumokat találtak a Csendes-óceán mélyén A felfedezés felforgatja mindazt, amit az emberi immunvédekezésről eddig tudni véltünk.