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巨型水生细菌是适应的大师

(Achromatium oxaliferum)的需求具有高度的灵活性:它生活在环境条件极为不同的地方,例如温泉和冰水。来自不同生态系统的细菌菌株的基因含量没有差异,而是选择表达的形式。适应性可能是通过这些细菌特有的过程实现的:只有相关基因在基因组中富集并转录,而其他相关基因则保存在细胞室内。

铬在许多方面都有其特殊之处:它比生活在水中的“普通”铬大3万倍,并且由于其方解石沉积物,肉眼可见。它有数百条染色体,这很可能是不相同的。这使得无色菌成为唯一已知的具有几种不同基因组的细菌。

研究人员分析了沉积物的序列数据库,并证明了铬是通用的。它存在于广泛的环境中:在浅水区以及在4000米深度的海洋中。它可以在温泉和冰冷的水中找到。在酸性和碱性环境以及高盐度水中。

通常,如此广泛的环境条件将导致建立适应其特定环境的新物种。但是,铬不符合这一期望。尽管具有相同的功能,但各种生态系统中的细菌通过仅转录相关基因而在基因表达方式上有所不同。

由折叠的细胞膜形成的隔室可能充当基因档案

“我们建议通过增加细胞数百条染色体上相关基因的拷贝数来实现无色菌的环境适应。这与最终丢失无关基因的其他细菌形成了鲜明的对比。因此,大量的基因组使得多功能性成为可能,” IGB研究负责人Danny Ionescu博士。

铬充满了位于外膜和细胞质膜之间的碳酸钙晶体。这些晶体折叠细胞质膜,形成细胞质的口袋,研究人员建议保留这些细胞的染色体簇。他们假设这些簇使无色金属能够“存档”没有立即使用的基因。

没有母细胞的拷贝:每种细菌都是唯一的

“铬的功能通用性及其基因组特征与我们对其他细菌的了解相矛盾,例如细菌种类的概念和细菌物种形成的驱动力。在铬中,母细胞和子细胞可能不完全相同,每个细胞都有独特的保存能力。该研究的合著者汉斯·彼得·格罗斯塔特(Hans-Peter Grossart)教授总结道:“许多基因,其中一些对于特定栖息地的生命而言并不是必需的。因此,每个细胞都具有迅速适应不断变化或新的环境条件的潜力。” IGB水生微生物生态学小组负责人。

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