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Thiomargarita magnifica: Das größte Bakterium, das die Idee von Prokaryoten herausfordert 

WISSENSCHAFTENBIOLOGIEThiomargarita magnifica: Das größte Bakterium, das die Idee von Prokaryoten herausfordert 

Thiomargarita magnifica, die größten Bakterien, haben sich entwickelt, um Komplexität zu erlangen und aus eukaryotischen Zellen zu werden. Dies scheint die traditionelle Vorstellung eines Prokaryoten in Frage zu stellen.

Es war im Jahr 2009, als Wissenschaftler eine seltsame Begegnung mit der mikrobiellen Vielfalt hatten, die in der Natur existiert. Bei der Suche nach schwefeloxidierenden Symbionten in schwefelreichen Mangrovensedimenten in Guandeloupe, einer Inselgruppe in der südlichen Karibik, stieß das Forscherteam auf einige weiße Filamente, die an Sedimenten hafteten. Sie waren groß und hatten viele Filamente, so dass der Forscher sie zunächst für Eukaryoten hielt, einige unbekannte Fadenpilze. Mikroskopische Studien zeigten jedoch, dass es sich um einzelne Zellen handelte, einige schwefeloxidierende „Makro“-Mikroben. Wenn es sich um Pilze handelte, sollte die phylogenetische Typisierung die 18S-rRNA-Gensequenz (ein Marker für Eukaryoten) aufdecken. Die Gensequenzierung ergab jedoch das Vorhandensein des prokaryotischen Markers 16S rRNA, was darauf hindeutet, dass es sich bei der Probe um ein Bakterium handelte, ein Mitglied der Gattung Thiomargarita. Es wurde benannt Prächtiger Thiomargarit (magnifica, weil es großartig aussah).  

So funktionieren die Bakterien T. Magnifica wurde vor langer Zeit im Jahr 2009 entdeckt, aber die detaillierte Zellstruktur und die damit verbundenen Informationen waren bis vor kurzem nicht verfügbar, als ein Artikel mit dem Titel „Ein zentimeterlanges Bakterium mit DNA, die in stoffwechselaktiven, membrangebundenen Organellen enthalten ist“ von Volland et al wurde am 23. Juni 2022 veröffentlicht (die Vorabversion wurde am 22. Februar 2022 veröffentlicht).  

Laut dieser Studie Thiomargarita Magnifica ist eine zentimeterlange, einzelne Bakterienzelle. Im Gegensatz zu den meisten Bakterien, deren Länge etwa 2 Mikrometer beträgt (einige Bakterien können bis zu 750 Mikrometer lang sein), beträgt die durchschnittliche Zelllänge ca Prächtiger Thiomargarit größer als 9000 Mikrometer ist. Damit sind sie das größte bekannte Bakterium. Offensichtlich ist es mit bloßem Auge gut sichtbar. Eine Zellgröße dieser Größenordnung ist für Prokaryoten höchst uncharakteristisch.   

Ferner T. Magnifica DNA ist in einem neuartigen membrangebundenen bakteriellen Zellorganell enthalten. Dies ist von Bedeutung, da die Verpackung von DNA in einem membrangebundenen Kompartiment in der Zelle als wichtiges Merkmal von Eukaryoten angesehen wird. Die Autoren haben den Namen vorgeschlagen pepin für diese bakterielle Zellorganelle, die genetisches Material enthält. Ebenfalls, T. Magnifica weisen ein hohes Maß an Polyploidie mit einem großen Genom auf. Normalerweise haben Prokaryoten keine inneren membrangebundenen Organellen innerhalb der Zelle und sie haben eine geringe Menge an genetischem Material. Sie zeigen auch keinen dimorphen Entwicklungszyklus, der T. Magnifica tut.  

Prokaryoten (Bakterien und Archaeen) sind normalerweise kleine, einzellige Organismen. Ihnen fehlt ein gut definierter Zellkern und andere Organellen in den Zellen. Sie haben eine relativ einfache Struktur. Wie aus den oben genannten gemeldeten Merkmalen hervorgeht, T. magnifica scheint sich zu einer eukaryotischen Zelle entwickelt zu haben, um ein hohes Maß an Komplexität zu erreichen. Dies scheint die traditionelle Vorstellung von Prokaryoten in Frage zu stellen.   

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References:  

  1. Volland JM, et al 2022. Ein zentimeterlanges Bakterium mit DNA, die in stoffwechselaktiven, membrangebundenen Organellen enthalten ist. WISSENSCHAFT. Veröffentlicht am 23. Juni 2022. Band 376, Ausgabe 6600, S. 1453-1458. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abb3634 (Vorabdruck bei bioRxiv. Ein Zentimeter langes Bakterium mit DNA, die in membrangebundenen Organellen kompartimentiert ist. Gepostet am 18. Februar 2022. DOI: https://doi.org/10.1101/2022.02.16.480423
  1. Berkeley Lab 2022. Riesige Bakterien, die in den Mangroven von Guadeloupe gefunden wurden, fordern traditionelle Konzepte heraus. Pressemitteilung Media Relations (510) 486-5183. 23. Juni 2022. Online verfügbar unter https://newscenter.lbl.gov/2022/06/23/giant-bacteria-found-in-guadeloupe-mangroves-challenge-traditional-concepts/  

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(Danksagung: Prof. K. Vasdev für den wertvollen Beitrag zur phylogenetischen Charakterisierung von Bakterien)  

Umesh Prasad
Umesh Prasadhttps://www.UmeshPrasad.org
Chefredakteur, Scientific European

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