“巨人”细菌

王妍娥

我们常说的“细菌”大多是指疾病的病原体，会通过接触、消化道、呼吸道、昆虫叮咬等在人体间传播疾病。其实，大家熟知的酵母菌、醋酸菌和乳酸菌也属于细菌。细菌是所有生物中数量最多的一类，据估计有5×1030个，目前已知最小的细菌只有0.2微米。自1683年安东·列文虎克使用显微镜观察细菌已经过去3个多世纪，华丽硫珠菌的出现打破了我们对细菌大小的固有认知。

2009年，法国安地列斯与圭亚那大学的奥利维尔·格罗斯教授和他的研究团队在加勒比海瓜德罗普一处红树林中，发现了一种附着在落叶上的丝状物，长达1厘米。他们最初以为这是一种真菌，因为已知的一些大型硫菌就是由数千个不超过200微米的单个细胞组成的，会形成长达几厘米的细丝。但在2018年，美国劳伦斯伯克利国家实验室海洋生物学家让-玛丽·沃尔兰使用一系列仪器和方法，对这些丝状物进行了更加仔细的观察和分析，发现该生物的细胞中存在DNA，且具有细菌特征。于是，研究小组认定它的身份是“细菌”，并将其命名为“华丽硫珠菌”。

为什么判定华丽硫珠菌是细菌还是真菌如此重要呢？细菌和真菌虽都有“菌”字，且同属微生物，但它们在生物类型、结构和增殖方式等方面有诸多不同。比如细菌的细胞核没有核膜，属于原核生物，而真菌属于真核生物；相较于细菌只有核糖体一种细胞器，真菌则有内质网、高尔基体、线粒体等细胞器。不仅如此，细菌和真菌的大小更是悬殊。细菌结构简单，个体微小，直径一般为1微米～10微米，是真核生物的十分之一至万分之一。所以华丽硫珠菌的大小虽在真菌里不足为奇，但已经远远超过了细菌细胞大小理论上限。

华丽硫珠菌比已知巨型細菌的平均大小（180微米）还要大50多倍，它突破生长限制，成长为细菌中“巨人”的原因是什么呢？科学家通过分析研究，做出了以下初步推测。

一般细菌的DNA是自由漂浮在细胞质中的，它们细胞内没有活跃的运输系统，只能利用化学扩散进行生长代谢，而扩散的距离短且效率低下，所以它们不易长大。华丽硫珠菌仿佛是细菌界的天选之子，它的DNA不是自由漂浮的，而是被区隔在膜结合的细胞器内，这些细胞器具有代谢活性，并存在于整个细菌细胞中；它的体内中央还有一个大液泡，液泡将细胞质限制在细胞的外围，从而压缩了细胞质的空间，并使得细胞生长代谢免受化学扩散的限制。可能正是华丽硫珠菌拥有独特的生物膜系统和空间架构，才使它突破了细菌大小和体积的限制，生长为超越细菌细胞大小理论上限多个数量级的细菌。

华丽硫珠菌的发现不但增加了大型硫磺细菌的种类，而且有助于科学家探索限制细胞大小的因素。有生物学家表示，华丽硫珠菌“可能是复杂细胞进化中缺失的一环”。对于华丽硫珠菌的深入研究还在继续进行，也许更多大型的和复杂的细菌就隐藏在我们显而易见的地方。

千百年来，人类对自然的探索从未停下脚步，众多科研发现印证着自然界在时间长河中的进化。星星点点的求知探索之火将会延续科学和文明之光，相信在未来，人类会揭开大自然更多的神秘面纱。