近日，科學界公布了一個讓人驚訝的發(fā)現(xiàn)，來自加利福尼亞州門洛帕克復雜系統(tǒng)研究實驗室的海洋生物學家們公布了一種長達2cm的細菌，并命將其名為T. magnifica。

T. magnifica呈現(xiàn)絲狀，肉眼可見，但它只有一個細胞組成，發(fā)現(xiàn)它的研究人員最初都不敢相信這是事實，因為許多微生物(如黏菌和藍藻)會形成肉眼可見的細絲，而那些細絲都是由許多細胞堆疊組成的。

然而，研究人員用了5年時間，使用各種顯微鏡和染色方法，最終證實T. magnifica確實是只有一個細胞的細菌。

T. magnifica的這種尺寸在細菌界絕對是巨無霸，它是普通細菌的5000倍，用生物學家的話來說，普通細菌在它面前就像一個人站在珠穆朗瑪峰面前一樣;用網(wǎng)友的話來說就是這哪里是“細菌”，它分明就是“粗菌”。

事實上，大部分細菌都很小，大部分微生物研究人員甚至認為細菌不應該長得很大，T. magnifica比先前人們預測的最大細菌至少要大出10倍。

那么問題就來了，為什么T. magnifica能長這么大，而其它大部分細菌都只能是很小呢?

簡單的原核細胞

長期以來，生物被歸為兩大類，一類被稱為真核生物，從真菌到大多數(shù)形式的多細胞生物都屬于這一類，當然也包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)。

另一類則是相對簡單的原核生物，包括所有的細菌，以及古細菌等單細胞生物都被歸入這一大類。

這里有一個例外，那就是病毒，病毒不屬于這兩類的任何一類，所以病毒到底算不算生物現(xiàn)在存在許多爭議。

真核生物和原核生物最大的不同就是它們的細胞是否擁有細胞核，以及其它的細胞器，細胞核和細胞器會把細胞的一些重要組成部分牢牢地鎖在里面，比如DNA。

很明顯，相對簡單的原核細胞是不存在細胞核這些復雜結構的，同時由于它非常簡單，所以它們的基因組也非常有限，有時候甚至只有一個DNA環(huán) 。平均而言，細菌基因組也大約只有400萬個堿基和大約3900個基因。

這種簡單的細胞結構和少量的基因組，讓原核細胞無法進行復雜的細胞分化，所以原核細胞根本無法形成多細胞生物。

這就是為什么包括細菌在內(nèi)的所有原核生物都是單細胞生物。

其實，有一些細菌會采用一種被稱為生物膜的生存模式，它們會分泌一些多糖作為粘合劑，彼此粘合在一起，就像擁有智慧一樣產(chǎn)生“群體感應”現(xiàn)象，以此來增強生存能力。

但它們并沒有像真正的多細胞生物(真核生物)那樣擁有復雜的細胞分化——各種細胞能夠執(zhí)行不同的功能，所以這種模式也不能稱為多細胞生物。

讓簡單變得更簡單

我們通常認為細胞應該很小，但其實有些細胞可以很大，比如一些鳥類的受精卵也是肉眼可見的細胞，只是作為原核生物的單細胞，細菌確實很難變得更大。

這是因為這些簡單的原核細胞沒有那些復雜的細胞器，連DNA都是在細胞內(nèi)自由浮動的，這導致它們生命過程的空間會受到限制。

如果原核細胞很大的話，就會導致細胞生命活動時產(chǎn)生的廢物需要更長的時間排出細胞外，這些廢棄物中很多都是對生命有毒的。

由于原核細胞重要的東西都裸露在外，如果不能快速將廢物排出細胞外的話，它們可能自己就中毒死了。

根據(jù)這種簡單的過程就可以推斷出，細菌的細胞理應該不會太大才是。

但實際上，細菌都很小還有一些另外的進化因素，那就是它們在營養(yǎng)攝入的時候，如果細胞太大的話，其實對它們也是非常不利的，因為那樣營養(yǎng)需要在細胞中流動更長的時間。

換句話說，如果細菌的細胞很大，它的進食效率就會很低，這樣會損耗掉很多能量，對于生物來說肯定是不利的。

所以，細菌的尺寸越小，它們就越節(jié)能和穩(wěn)定，它們也就能夠以較少的能量投入將其營養(yǎng)物質(zhì)運入和代謝廢物運出細胞。

當然，節(jié)約的能量可以讓它們繁殖更多。自然選擇很容易找到最優(yōu)的生存方案，因此就進化上來說，細菌也不應該太大才是。

那么，為什么這次新發(fā)現(xiàn)的細菌——T. magnifica能長這么大呢?

2cm的細菌維持細胞穩(wěn)定?

其實，現(xiàn)在沒人知道T. magnifica為什么可以長這么大，但是有一些原因讓它在這么大的情況下也不至于被自己毒死或餓死。

1999年的時候，研究人員在納米比亞海岸附近發(fā)現(xiàn)了火龍果種子大小的巨型噬硫細菌，當時研究人員發(fā)現(xiàn)，這種巨型細菌的細胞內(nèi)容被一個巨大的、充滿水和硝酸鹽的囊擠壓到細胞壁處，它們執(zhí)行生命活動的部分都沿著細胞邊緣存在的，這是它們很大且能生存下去的原因。

T. magnifica和這種巨型噬硫細菌的情況是差不多的，它們也擁有巨大的、包含水的囊——大約占了它們總體積的73%。

事實上，因為這兩種細菌都擁有這種相似的遺傳特性，它們被歸為同一個屬——硫珠菌屬，而T. magnifica也像它們的近親——巨型噬硫細菌一樣，它們的細胞內(nèi)容物也被這個囊擠到了細胞邊緣。

不過，相對于硫珠菌屬的其它細菌，T. magnifica還擁有一個囊——一個類似細胞核功能的結構，把所有的DNA都包裹在其中。

其實，T. magnific有點像介于原核細胞和真核細胞之間的細胞結構，所以這項研究的研究人員直言：是時候重新思考我們對真核生物和原核生物的定義了。

擁有了保護DNA的結構會后，T. magnific自然也就擁有了更多的基因組，經(jīng)過測序后，研究人員發(fā)現(xiàn)T. magnific擁有 1100 萬個堿基，其中包含大約 11000 個清晰可辨的基因，將近普通細菌的3倍。

基因變多了之后，它自然有資格變得更加復雜，這也是它們可以變得更大的原因之一。

最后

其實，單細胞生物的細胞變得更大之后，也是有很明顯的生存優(yōu)勢，因為這增加了它們的表面積，可以更好、更多地吸收營養(yǎng)物質(zhì)，同時由于體型變大了也更不容易被別的微生物吃掉。

當然，現(xiàn)在T. magnific長這么大的進化目的還有待進一步研究，但無論如何，這是“細菌界”的奇跡(qipa)。