Thiomargarita magnifica, de grootste bacteriën zijn geëvolueerd om complexiteit te verwerven en worden van eukaryote cellen. Dit lijkt het traditionele idee van een prokaryote uit te dagen.
Het was in 2009 toen wetenschappers een vreemde ontmoeting hadden met de microbiële diversiteit die in de natuur bestaat. Tijdens hun zoektocht naar zwaveloxiderende symbionten in zwavelrijke mangrovesedimenten in Guandeloupe, een eilandengroep in de zuidelijke Caribische Zee, kwam het onderzoeksteam enkele witte filamenten tegen die aan sedimenten vastzaten. Ze waren groot en hadden veel filamenten, dus de onderzoeker dacht aanvankelijk dat het een eukaryoot was, een onbekende filamenteuze fungus. Uit microscopisch onderzoek bleek echter dat het om enkele cellen ging, sommige zwaveloxiderende, 'macro'-microben. Als het schimmels waren, zou fylogenetische typering de 18S-rRNA-gensequentie moeten onthullen (een marker voor eukaryoot). Gensequencing onthulde echter de aanwezigheid van prokaryote marker 16S-rRNA, wat impliceert dat het monster een bacterie was, een lid van het geslacht Thiomargarita. Het werd genoemd Prachtige Thiomargarite (magnifica omdat het er schitterend uitzag).
Dit is hoe de bacteriën T. magnifiek werd lang geleden ontdekt in 2009, maar de gedetailleerde cellulaire structuur en de gerelateerde informatie waren tot zeer recentelijk niet beschikbaar toen een paper met de titel ''Een centimeterlange bacterie met DNA in metabolisch actieve, membraangebonden organellen'' door Volland c.s. is gepubliceerd op 23 juni 2022 (de preprint-versie is op 22 februari 2022 geplaatst).
Volgens deze studie is Thiomargarita magnifiek is een centimeter lange, enkele bacteriecel. in tegenstelling tot de meeste bacteriën waarvan de lengte ongeveer 2 micrometer is (sommige bacteriën kunnen wel 750 micrometer lang zijn), is de gemiddelde cellengte van Prachtige Thiomargarite groter is dan 9000 micrometer. Dit maakt ze de grootste bekende bacterie. Uiteraard is het met het blote oog duidelijk zichtbaar. Celgrootte van deze orde is zeer ongebruikelijk voor prokaryoten.
Verder, T. magnifiek DNA is opgenomen in een nieuw type membraangebonden bacteriecelorganel. Dit is belangrijk omdat de verpakking van DNA binnen een membraangebonden compartiment in de cel wordt als een belangrijk kenmerk beschouwd eukaryoten. De auteurs hebben de naam voorgesteld pepin voor dit bacteriële celorganel dat genetisch materiaal bevat. Ook, T. magnifiek vertonen een hoog niveau van polyploïdie met een groot genoom. Gewoonlijk hebben prokaryoten geen interne membraangebonden organellen in de cel en hebben ze een kleine hoeveelheid genetisch materiaal. Ze vertonen ook geen dimorfe ontwikkelingscyclus die: T. magnifiek doet.
Prokaryoten (bacteriën en de archaea) zijn meestal kleine eencellige organismen. Ze missen goed gedefinieerde kernen en andere organellen in de cellen. Ze hebben een relatief eenvoudige structuur. Zoals blijkt uit de bovengenoemde gerapporteerde kenmerken, T. magnifica lijkt te zijn geëvolueerd om een hoog niveau van complexiteit te verwerven eukaryotisch cel. Dit lijkt het traditionele idee van prokaryoot in twijfel te trekken.
***
Referenties:
- Volland JM, c.s. 2022. Een centimeter lange bacterie met DNA in metabolisch actieve, membraangebonden organellen. WETENSCHAP. Gepubliceerd op 23 juni 2022. Vol 376, Issue 6600 pp. 1453-1458. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abb3634 (Preprint bij bioRxiv. Een centimeter lange bacterie met DNA gecompartimenteerd in membraangebonden organellen. Geplaatst op 18 februari 2022. DOI: https://doi.org/10.1101/2022.02.16.480423)
- Berkeley Lab 2022. Gigantische bacteriën gevonden in mangroven op Guadeloupe dagen traditionele concepten uit. Nieuwsbericht Mediarelaties (510) 486-5183. 23 juni 2022. Online verkrijgbaar bij https://newscenter.lbl.gov/2022/06/23/giant-bacteria-found-in-guadeloupe-mangroves-challenge-traditional-concepts/
***
(Erkenning: Prof. K. Vasdev voor de waardevolle input over fylogenetische karakterisering van bacteriën)
