Thiomargarita magnifica vertoont de aanwezigheid van de prokaryotische fylogenetische marker 16S rRNA. Als het een eukaryoot was , zou de fylogenetische typering de aanwezigheid van de 18S rRNA-gensequentie (een marker voor eukaryoten) aan het licht brengen. Juist doordat T. magnifica zich heeft ontwikkeld tot een complex organisme dat lijkt op een eukaryote cel, wordt het traditionele idee van een prokaryoot ter discussie gesteld. Desondanks is T. magnifica een prokaryoot, de grootste bacterie.
In 2009 hadden wetenschappers een bijzondere ontmoeting met de microbiële diversiteit die in de natuur bestaat. Tijdens hun onderzoek naar zwaveloxiderende symbionten in zwavelrijke mangrove-sedimenten in Guandeloupe, een eilandengroep in de zuidelijke Caribische Zee, stuitte het onderzoeksteam op witte filamenten die aan het sediment vastzaten. Ze waren groot en bestonden uit vele filamenten, waardoor de onderzoekers aanvankelijk dachten dat het om een eukaryoot ging, een onbekende draadvormige schimmel . Microscopisch onderzoek wees echter uit dat het om eencellige, zwaveloxiderende 'macro'-microben ging. Als het schimmels waren geweest, zou fylogenetische typering de 18S rRNA-gensequentie (een marker voor eukaryoten ) moeten onthullen. De gensequentieanalyse toonde echter de aanwezigheid van de prokaryote marker 16S rRNA aan, wat impliceerde dat het monster een bacterie was, een lid van het geslacht Thiomargarita. De bacterie kreeg de naam Thiomargarita magnifica (magnifica omdat het er magnifiek uitzag).
Zo werd de bacterie T. magnifica al in 2009 ontdekt , maar de gedetailleerde celstructuur en de bijbehorende informatie waren tot voor kort niet beschikbaar. Pas toen verscheen er op 23 juni 2022 een artikel van Volland et al . getiteld '' Een centimeterlange bacterie met DNA in metabolisch actieve, membraangebonden organellen '' (de preprintversie werd op 22 februari 2022 gepubliceerd).
Volgens dit onderzoek is Thiomargarita magnifica een enkele bacteriecel van een centimeter lang. In tegenstelling tot de meeste bacteriën, die ongeveer 2 micrometer lang zijn (sommige bacteriën kunnen wel 750 micrometer lang worden), is de gemiddelde cellengte van Thiomargarita magnifica groter dan 9000 micrometer. Dit maakt het de grootste bekende bacterie. Uiteraard is dit met het blote oog duidelijk zichtbaar. Een celgrootte van deze orde is zeer ongebruikelijk voor prokaryoten.
Bovendien bevindt het DNA van T. magnifica zich in een nieuw type membraanomsloten bacterieel celorganel. Dit is belangrijk omdat de verpakking van DNA in een membraanomsloten compartiment in de cel als een belangrijk kenmerk van eukaryoten wordt beschouwd . De auteurs hebben de naam pepin voorgesteld voor dit bacteriële celorganel dat genetisch materiaal bevat. T. magnifica vertoont ook een hoge mate van polyploïdie met een groot genoom. Prokaryoten hebben doorgaans geen interne membraanomsloten organellen in de cel en beschikken over een kleine hoeveelheid genetisch materiaal. Ze vertonen ook geen dimorfe ontwikkelingscyclus, zoals T. magnifica die wel heeft.
Prokaryoten (bacteriën en archaea) zijn doorgaans kleine, eencellige organismen. Ze missen een goed gedefinieerde celkern en andere organellen. Ze hebben een relatief eenvoudige structuur. Zoals blijkt uit de bovengenoemde kenmerken, lijkt T. magnifica geëvolueerd te zijn tot een eukaryote cel met een hoge mate van complexiteit. Dit lijkt het traditionele idee van een prokaryoot ter discussie te stellen.
***
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)
