肉眼可见的“微生物”！科学家发现有史以来的最大细菌，平均长度大于 0.9 公分
最近在《科学》（Science）期刊中刊出了一篇震惊微生物界的新发现！科学家们发现肉眼可见的超大细菌！
从初中的生物课我们就学过，细菌是肉眼看不到的，必须透过显微镜才能观察。细菌的大小，一般而言的认知是微米级（micrometer, μm），多数细菌的单一细胞直径约为 2 微米左右。
然而，科学家们从美国红树（Rhizophora mangle）腐烂的叶子表面发现了一种很特殊的细菌 Candidatus Thiomargarita magnifica，它的细胞直径平均大于 9000 微米（ 0.9 公分）那么这个“公分级（centimeter, cm）”的超巨大细菌究竟是何方神圣？
为什么这个细菌可以这么大？这么大的细菌还算是微生物吗？让我们来一探究竟！
巨大细菌家族
其实早在 20 世纪中期就有许多巨大细菌的纪录，例如芽孢杆菌纲 （Bacilli）中的几种细菌、Sporospirillum属和梭孢菌属（Fusosporus）的细菌。然而，许多菌株在保存中遭到污染或是遗失，导致许多菌株没办法再取得，使得先前对于巨大细菌的研究资料非常有限。
目前已知的巨大细菌家族，包含：
螺旋菌门（Spirochaetes），最长菌株纪录为 300 微米。
厚壁菌门（Firmicutes）中 Epulopiscium 属的细菌，最长菌株纪录为 600 微米左右。
蓝菌门（Cyanobacteria），最长菌株纪录为 100 微米。
除此之外，许多硫化菌也常为巨超大细菌，例如变形菌门（Proteobacteria）中的 Beggiatoa 属与 Thiomargarita 属，也分别有超过 200 微米与、300 微米的纪录。
到此，你应该清楚地发现，在 Candidatus Thiomargarita magnifica 被发现以前，在已知的细菌中，几乎没有长度超过 1000 微米，甚至接近 10000 微米的纪录。
为什么巨大细菌可以这么大？
许多巨大细菌都有一个共通点：在细胞中央有一个超大的液胞 （vacuole），这个液胞内储存的物质目前学界推测主要是硝酸盐（nitrate）。
细菌的细胞生长往往高度依赖化学渗透作用，所以距离越远，渗透作用越受限，因此细菌细胞没办法长得太大；然而，超大的液胞挡在细胞中央的话，这样一来，化学渗透的传导媒介的空间变小，细菌生长的限制就变小了！
既然这个新发现的超巨大细菌有办法长得这么大，细胞大小比一般的真核生物细胞（真核生物的细胞大小一般为 10-20 微米左右）还大，甚至还具有类似真核生物的液胞胞器（多数原核生物没有液胞）。
那么，这样的细菌在演化上是否和真核生物具有某些相似之处呢？
超大液胞的巨大细菌：拥有真核生物特色的原核生物
从许多方面来看，巨大细菌确实具有许多类似真核生物的构造和特色。
除了细胞中央具有超大液胞之外，有趣的是，在许多巨大细菌中经常会发现，细胞之中具有特化独立细胞膜的胞器（organelle），这个胞器内具有遗传物质（如 DNA）和核糖体，科学家们推断这疑似是原始的内共生构造（putative symbiont / intracytoplasmic structures）。
在此之前，基本上未曾在细菌或古菌的细胞中发现这种类似于真核细胞才具有的，可以同时独立储存遗传物质和核糖体的有膜胞器。
注：细菌是原核生物，理论上不具有独立细胞膜的胞器。
不仅是细胞内结构类似于真核生物，这个超巨大细菌 Candidatus Thiomargarita magnifica 的基因体非常的大，大小约为 1150 万到 1220 万个硷基左右。其基因体大小几乎和属于真核生物的酵母菌（Saccharomyces cerevisiae，基因体大小约为 1210 万个硷基）所差无几。
更甚者，在这株细菌上观察到具有两种不同的生长阶段：生长期和传播期（dispersive stage）。
生长期会慢慢长成细长类似于菌丝（filament）的形式，而传播期间菌丝尖端（apical bud）的细胞会开始脱落以利散布到环境之中，这样的状况和许多真菌传播孢子（spore）的方式极为类似。
至于巨大细菌会不会是原核细胞演化成真核细胞过程中的过渡阶段，可能还需要更多的研究进一步证实；但无庸置疑的是，巨大细菌确实拥有许多真核生物所具有的特色。
这么大的细菌，还算是微生物吗？
什么是微生物（microorganisms / microbes）？
在很早以前的微生物定义一般而言是：需要透过显微镜才能观察到的微小生物，称之“微生物”。
随着科学演进，定义持续在修正，广义的微生物包含：细菌（bacteria）、古菌（archaea）、真菌（fungi）、原生生物（protists）、病毒（viruses）等的微小生物。
其中，尤其是原核生物，之所以会这么小，有很大的原因和细胞内营养传递受限于化学扩散作用，如果细胞太大，那养分运送时间就相对会拖得很长，不太可能在短期内快速繁衍，因此多数原核生物的细胞都非常的小。
但是，让科学家意想不到的是，细菌竟然演化出了克服化学扩散作用，并且在高硫化物环境下生存的方式，进而演化出超大的细菌细胞。
从亲缘关系上来看，这样的巨大细菌是这些身为“微生物”的一般细菌的近亲，理论上也算是“微生物”；但如果是从最早的微生物定义来看，这样的细菌已经不再是“小到需要透过显微镜才能观察到的生物”。
除了巨大细菌以外，其实，象是我们常见的面包上的黑霉菌（bread mold，一种真菌）、或是森林里的黏菌（slime mold，一种原生生物） 我们也都可以直接看到，但是两者也都是普遍被认为的“微生物”。
这么大的细菌、真菌、和原生生物，“既可以是微生物，也不是微生物”，主要取决于定义的角度。
读到这里的你，也许会重新反思我们从小学习的细菌认知。
细菌依旧无所不在，但却不一定是看不到的存在。
参考资料
Levin PA. (2022). A bacterium that is not a microbe. Science 376 (6600): 1379-1380, doi: 10.1126/science.adc9387
Ionescu, Danny and Bizic, Mina (July 2019). Giant Bacteria. In: eLS. John Wiley & Sons, Ltd: Chichester. doi: 10.1002/9780470015902.a0020371.pub2
Volland J-M, Gonzalez-Rizzo S, Gros O, Tyml T, Ivanova N, Schulz F, Goudeau D, Elisabeth NH, Nath N, Udwary D, Malmstrom RR, Guidi-Rontani, Bolte-Kluge S, Davies KM, Jean MR, Mansot J-L, Mouncey NJ, Angert ER, Woyke T & Date SV. (2022). A centimeter-long bacterium with DNA contained in metabolically active, membrane-bound organelles. Science 376: 1453-1458, doi: 10.1126/science.abb2634
Willey, J., Sherwood, L. and Woolverton & C. (2013). Prescott’s Microbiology:9th Revised edition. London: MCGRAW HILL HIGHER EDUCATION.
来源：环凯小编转载分享，文章来源于网络。
说明：文章、视频、图片等所有内容，仅用于学习交流，若有侵权内容及其他涉法内容，请及时联系删除或修改，特此声明
