肉眼可见的巨型细菌具有前所未有的新陈代谢类型

科学家们首次对一种神秘的巨型细菌的基因组进行了测序，这种细菌可以在没有显微镜的情况下看到。

关于它们的繁殖策略、生存机制和独特的代谢机制（类似于线粒体）的发现有朝一日可能有助于开发可持续能源技术和提高农业效率。

Epulopiscium（埃普洛皮斯菌属）细菌共生生活在鱼的内脏中，Naso tonganus,在热带海洋环境中。在大多数细菌太小而无法在没有显微镜的情况下看到的地方，这些单细胞猛犸象的体积是其已知亲戚的一百万倍，大肠杆菌，这意味着它们可以用肉眼辨认出来。

“这种令人难以置信的巨型细菌在很多方面都是独特而有趣的，”说美国康奈尔大学的微生物学家Esther Anert。“揭示这种生物体的基因组潜力让我们大吃一惊。

第一位成员Epulopiscium（埃普洛皮斯菌属）——其名字来自拉丁语中的“客人”和“鱼”——于 1985 年被发现。

安格特和她的美国同事为他们研究的物种命名Epulopiscium viviparus（胎生孢子菌）：第二个词指的是导致活产的繁殖。

虽然细菌通常会分成两半以产生两个新的细菌，E. viviparus （薇薇帕鲁斯大肠杆菌）可以在母细胞内形成多达 12 个副本，然后游到世界上。

由于无法在实验室中生长，这种巨大的细菌仍然是生物界的好奇心。所以要学习E. viviparus （薇薇帕鲁斯大肠杆菌），研究人员必须捕获它生活的鱼，并尽快仔细收集细胞进行DNA测序和转录组分析。

大多数细菌要么使用氧气呼吸，要么通过以下方式从环境中获取能量发酵，这通常会导致能源产生减少。

E. viviparus （薇薇帕鲁斯大肠杆菌）碰巧是一个发酵罐，但这令人费解，因为它很大，繁殖迅速，并且可以游泳——所有这些都需要相对大量的能量。

看起来这些细菌已经优化了它们的新陈代谢，使其适应了富含钠离子的鱼类肠道环境。钠离子流过细胞膜会产生强大的“钠动力”，用于产生能量并旋转其毛发状附属物，称为鞭毛用于运动。

这种钠动力也为鞭毛运动提供动力霍乱弧菌,引起霍乱的细菌。

研究小组还发现了一大块遗传密码E. viviparus （薇薇帕鲁斯大肠杆菌）使酶能够有效地从宿主鱼中提取营养物质，特别是从藻类中提取称为多糖的碳水化合物，这些碳水化合物构成了藻类的很大一部分汤加努斯奈瑟菌节食。

E. viviparus （薇薇帕鲁斯大肠杆菌）具有丰富的酶，使ATP酸加也是支持各种细胞过程的“能量货币”。他们在一个独特的膜中发现了这些分子的空间，类似于线粒体更复杂的生物体。

“我们都知道”线粒体是细胞的动力源“这句话，令人惊讶的是，这些膜E. viviparus （薇薇帕鲁斯大肠杆菌）与线粒体趋同于同一模型，“安格特说.

“它们有一个高度折叠的膜，增加了这些产生能量的泵可以工作的表面积，而增加的表面积创造了一个强大的能量源。

E. viviparus （薇薇帕鲁斯大肠杆菌）利用藻类中营养物质的有效方法在未来可能会有很多用途。藻类作为一种可再生能源、牲畜和人类的食物来源正变得越来越受欢迎，因为它的生长不会干扰陆基农业。

还有一些谜团有待解开。正如Anert及其同事所指出的，需要进一步的研究才能完全理解如何E. viviparus （薇薇帕鲁斯大肠杆菌）使用其酶库。但这为了解他们的生长需求提供了坚实的基础。

“我们发现迄今为止已知最大的细菌没有被分离出来，这很了不起，”作者说写.“这表明细菌庞然大物经过高度调整，可以在它们进化的环境中生存。

该研究已发表在美国国家科学院院刊.

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