Obrovské bakteriálne usmerňovače mikrobiológov

Mikrob zo Stechlinsee nesie stovky rôznych genómov

Obrovská baktéria Achromatium oxaliferum, tu vzorka z rybníka pri Bodamskom jazere. © EOL / micro *, CC-by-nc
čítať nahlas

Úžasný objav: Mikróby vyskytujúce sa v Stechlinsee sa ukazujú ako „viacnásobná osobnosť“. Nielenže je 30 000-krát väčší ako bežné baktérie, ale nesie aj stovky rôznych genómov. Ak niekto ide iba za genetický materiál, jedna z týchto obrovských baktérií kombinuje gény niekoľkých rôznych druhov sama o sebe. Prečo táto baktéria nesie túto vnútornú rozmanitosť, je zatiaľ nejasná a ako dokáže udržať ju ako spôsob jej udržiavania.

Pre baktérie: čím menšie, tým lepšie. Mikróby sa vo veľkej miere spoliehajú na šírenie potravy a iný metabolizmus. Ak budú príliš veľké, tento pasívny dopravný systém už nebude fungovať. O to viac prekvapení boli mikrobiológovia, keď pred niekoľkými rokmi objavili prvé obrie baktérie. Medzitým je známych niekoľko takých až 0, 75 milimetrov veľkých baktérií, dokonca aj v sladkej vode.

Obrovská baktéria v Stechlinsee

Najväčšia sladkovodná baktéria na svete, Achromatium oxaliferum, sa dokonca vyskytuje v nemeckých jazerách: žije okrem iného v sedimente Stechlinsee v Brandenbursku. Obrovský mikrób je 30 000-krát väčší ako bežné baktérie prenášané vodou a vďaka voľbe vápna je rozoznateľný voľným okom. Získava svoju energiu oxidáciou síry v kale.

Zatiaľ, tak dobre známe. Avšak to, čo vedci v okolí Danny Ionescu z Leibnizského inštitútu sladkovodnej ekológie a vnútrozemského rybolovu (IGB) zistili v Berlíne, je úžasné aj pre skúsených mikrobiológov. Pri štúdiu prvýkrát sekvenovali genóm jednotlivých buniek Achromatium oxaliferum z jazera Stechlin.

Genetika rôznych baktérií iba v jednej bunke

Ukázalo sa: Jedna bunka tejto obrovskej baktérie môže obsahovať až 300 genómov - každý z nich je rozdelený do niekoľkých chromozómov. Prekvapujúcou skutočnosťou je, že nejde iba o kópiu bakteriálneho dedičstva, ako už bolo známe niektorými sírnymi baktériami. Namiesto toho achromatium so sebou nesie stovky veľmi odlišných genómov - prakticky spája genóm mnohých mikróbov iba v jednej bunke. zobraziť

Rôzne fluorescenčné farby naznačujú, že táto bunka sama o sebe nesie rôzne genómy. Mina Bizic-Ionescu / IGB

„Tento výsledok bol prekvapujúci!“ Hovorí Ionescu. „Diverzita iba 16S rRNA bola extrémne veľká.“ Vedci zistili, že bunka tejto obrovskej baktérie môže niesť chromozómy, ktoré sa zdajú patriť k širokej škále achromatiových druhov. „Každá jednotlivá bunka je hostiteľom genetickej diverzity, ktorá sa zvyčajne vyskytuje medzi rôznymi druhmi rodu, “ uvádzajú vedci.

Ako si Achromatium udržuje svoju identitu?

Prečo táto obrovská baktéria nesie toľko rôznych genómov, je zatiaľ nejasná. Vedci však predpokladajú, že táto vnútorná genetická diverzita im pravdepodobne uľahčí prispôsobenie sa meniacim sa podmienkam prostredia: jednoducho získava príslušné gény.

Je tiež záhadné, pretože Achromatium oxaliferum dokáže zachovať svoju identitu. pretože keď sa achromátiová bunka delí, genómy sú pravdepodobne náhodne distribuované do dcérskych buniek. To by v skutočnosti malo viesť k tomu, že potomci budú čoraz nepodobnejší s a dokonca budú patriť rôznym druhom. Zrejme však výber zabezpečí, že sa tak nestane. Ako presne sa teraz musí preskúmať.

Dôsledky aj na analýzu vzoriek

Objav týchto viacnásobných genómov v achromatiu by mohol mať tiež následky pre mikrobiologickú analýzu vzoriek pôdy a vody. Pretože doteraz sa mikrobiálna diverzita určuje na základe sekvencií DNA / RNA. Stanovenie druhov sa preto dnes zvyčajne zakladá výlučne na génoch.

Ak sa však vo vzorke vyskytne polyploidná baktéria, potom jej gény predstavujú väčšiu biodiverzitu, ako je v skutočnosti: Ak je jeden podozrivý z 1 000 rôznych bakteriálnych druhov, v skutočnosti možno nájsť iba 100 rôznych druhov. (Nature Communications, 2017; doi: 10.1038 / s41467-017-00342-9)

(Leibnizský inštitút sladkovodnej ekológie a vnútrozemského rybolovu (IGB), 08.09.2017 - NPO)