听说过巨型细菌吗？这种新物种比现在更大、更奇怪。

当海洋生物学家、瓜德罗普岛法属安的列斯群岛大学教授奥利维尔·格罗斯在南加勒比海温暖的海水中寻找微生物时，他并不是想找到一种能够挑战微观细胞工作原理的传统理解的新细菌物种。但是在沿海红树林系统的丰富沉积物中，他找到了这种细菌。

这种新物种现名为Ca. Thiomargarita magnifica ，是迄今为止发现的最大细菌。它可长至 2 厘米长（肉眼可见），比其他一些细菌大 5,000 倍。虽然这一点本身就很引人注目，但其令人惊讶的复杂细胞结构使其与同类细菌的区别更加明显。今天发表在《科学》杂志上的一项研究解释了 Gros 和美国能源部联合基因组研究所 (JGI) 的其他研究人员以及瓜德罗普岛法属安的列斯群岛大学如何发现和鉴定这种不寻常的细菌。

T. magnifica是一种单细胞生物，看上去像一根细细的白色粉丝。它属于Thiomargarita 属，也被称为巨型细菌——不过这个物种比同类的任何成员都大 50 倍。Gros 在瓜德罗普岛周围浸水的红树林下的沉积物上发现了这种硫氧化细菌。到目前为止，研究人员表示他们还没有在其他地方发现过这种物种。最初的发现是在 2009 年，但由于这些标本仅在野外季节性供应，因此分析和发表被推迟了。（微生物学家尚未确定它们出现的时间模式。）

Gros 的团队也花了一段时间才意识到这个标本可能是一种细菌，因为他们不用显微镜就能看到它，而观察大多数细菌通常都需要显微镜。但经过进一步研究，法国安的列斯群岛大学分子生物学副教授、论文作者 Silvina Gonzalez-Rizzo 利用基因测序将其鉴定为原核生物，更具体地说，是一种细菌。

“我以为它们是真核生物……因为它们很大，似乎有很多细丝，”冈萨雷斯-里佐在新闻稿中说。“它们是‘大型’微生物，这一事实令人着迷！”

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一般来说，按细胞分类的生命分为两类：原核生物，包括细菌和其他单细胞微生物，即古细菌；真核生物，包括从藻类到人类的一切。科学家认为，真核生物是在大约 27 亿年前从原核生物进化而来的，这导致了两者之间的几个关键差异。最大的区别是真核细胞有一个明确的细胞核，其中包含细胞的 DNA，而原核细胞没有；它们的 DNA 在细胞中自由漂浮。

然而， T. magnifica并不遵守这些规则。它不仅比大多数细菌大很多，而且还像更复杂的真核细胞一样，将 DNA 保存在膜中。Jean-Marie Volland 是 JGI 和复杂系统研究实验室的联合科学家，他使用各种显微镜技术来识别这些含有 DNA 的新型膜结合区室。

这种物种的不一致性令人费解，甚至对那些见过各种形态和功能的细菌的研究人员来说也是如此。原核细胞表现出真核生物的特征，这让长期以来的分类规则产生了质疑。

“我倾向于对任何不寻常的事情都持非常批评的态度，”JGI 微生物基因组项目负责人 Tanja Woyke 说道，她帮助设计了T. magnifica研究，以确保结果的一致性。“所以我们对研究中的适当控制进行了大量讨论，并且非常谨慎。重大声明需要大量证据。”

除了惊人的体型和 DNA 结构， T. magnifica 的基因数量也是大多数细菌的三倍。Woyke 表示，这种丰富的基因数量可能使该生物体能够对局部刺激作出反应，并启动其细胞不同部位的独立基因。例如，如果某个区域需要制造更多氧气，它可以在局部增加产量。

T. magnifica与其他细菌的另一个不同之处在于，它具有二态生命周期，并通过出芽繁殖。在此过程中，长丝细胞会在某一点收缩并长出一个种子芽，种子芽会释放出来，融入环境，附着在新的基质上，然后长成一个新的、外观相同的个体。Volland 表示，这种生命周期从未在如此规模上被观察到过。

只有 1% 的基因通过出芽过程传递给子细胞，但这并不意味着其余基因都是随机的。虽然细菌细胞间遗传变异很常见，但因为T. magnifica将其遗传基因传递给其后代的比例很低，所以人们自然会认为其情况也会有很大的多样性。然而，在团队测序的数千个基因组拷贝中，Volland 的团队注意到变异非常少——这意味着尽管转移很少，但基因组拷贝几乎相同。

“我们未来要研究的一大问题是弄清楚这种细菌如何保持同质性，”沃兰德说。这是他未来想要探究的问题。

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对于沃伊克和沃兰德来说，这一发现不仅仅是在科学记录中引入了一种新的细菌，它还表明有新的方法来识别以前可能没有考虑过的生物。沃兰德说，微生物学家研究的是微生物，所以研究往往偏向于显微镜下可见的细菌。他的团队的发现表明，专家们可以跳出固有的思维模式，寻找研究对象可能不典型的特征。沃兰德说，这是为了挑战确认偏差。

“我们现在有这个独特的机会来观察一种现存的微生物，它正在向更大的尺寸、DNA 区室化和所有这些生物复杂性问题进化，”Volland 说。“有时这项研究很难，因为你必须回到过去，寻找数据中的隐藏序列。但对于这个物种，我们可以将它作为一个现代系统来探究细菌进化生长的关键是什么。”