小小的細菌也有骨架,你信嗎?
復(fù)雜細胞如組成我們身體的細胞,盡管只被一層膜包裹著,卻可以有許多不同的形狀。這是因為,細胞內(nèi)部有骨架,這些骨架如同腳手架一般構(gòu)架出細胞的形狀,甚至在細胞之間運輸分子,確保細胞正常分裂。
我們一直認為細菌沒有骨架,因為它們周圍包裹著厚實僵硬的細胞壁,不需要骨架。其實,許多細菌和古生菌都有由蛋白質(zhì)搭建的骨架,它們能夠幫助細菌維持形狀,錨定諸如鞭毛等“零件”的位置。
在趨磁性細菌中,它們還把磁性顆粒固定成一排,這樣整個細胞就像個有生命的指南針。
并不是只有復(fù)雜細胞才有細胞器,一些細菌也有細胞器。
25%的細菌體內(nèi)有原始的細胞器,即“微型化學(xué)工廠”。在這個化學(xué)工廠里,反應(yīng)物被濃縮,化學(xué)反應(yīng)的速度加快,毒副產(chǎn)品被及時排出。藍細菌的羧酶體就是第一個被發(fā)現(xiàn)的“微型化學(xué)工廠”,它能提高光合作用的效率。
還有一些細菌的細胞器不是工廠,而是儲藏室。比如,光合細菌和古生菌經(jīng)常在體內(nèi)儲藏一些氣泡,使它們自身能漂浮起來。一些嗜硫細菌則在體內(nèi)液泡里儲藏硝酸鹽。
誰說細菌個頭都很小?細菌中也有不少“大塊頭”。事實上,至少有3類細菌我們不需要借助顯微鏡就可以看到。
第一類“大塊頭”就是費氏刺骨魚菌,它們在1985年被發(fā)現(xiàn),8年后才被歸為細菌一類。它們是一種桿狀細菌,生活在紅海的刺尾魚的腸道里,長達0.7毫米,而生活在我們腸道里的大腸桿菌只有0.002毫米長。
個頭相對比較大的費氏刺骨魚菌如何運輸分子呢?
秘密在于它們體內(nèi)有幾萬到幾十萬份拷貝的DNA,這意味著它們能在細胞中不同的地方生產(chǎn)蛋白質(zhì),而這些蛋白質(zhì)只需擴散一小段距離即可到達目的地。
第二類“大塊頭”是人們在1997年發(fā)現(xiàn)的納米比亞硫磺珍珠細菌。它們體長0.75毫米,體內(nèi)有閃閃發(fā)光的硫磺珍珠微粒。它們和費氏刺骨魚菌一樣,體內(nèi)擁有數(shù)千份拷貝的DNA。
它們的大身形主要用于承載一個巨大的被膜包裹的囊,里面儲存的硝酸鹽可以在長達3個月的時間里幫助它們消化硫化氫,這種儲存很有必要,因為它們生活的海底供應(yīng)的硝酸鹽很少。
2002年,第三類巨型細菌——硫細菌被發(fā)現(xiàn),它們長約0.5毫米,可被肉眼觀察到。
當(dāng)然,“大塊頭”細菌遠不止這些,還有更多巨型細菌有待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。
細菌兄弟之間通過釋放化學(xué)信號進行交流、合作。比如,當(dāng)感知到周圍的兄弟足夠多時,它們就會發(fā)出集合信號。
一些黏細菌在獵食時相互合作,成群結(jié)對地在獵物周圍游來游去,并釋放酶消化獵物。它們合作捕獲的獵物比它們單獨捕獲的獵物要大得多。
即便不是兄弟,不同種類的細菌也能保持親密的合作關(guān)系。
兩種還原菌被放在一個培養(yǎng)皿里,里面有它們的食物——乙醇和富馬酸鈉。其中一種細菌——鐵還原細菌能夠分解乙醇,但是無法去除培養(yǎng)皿里多余的電子,另一種細菌——硫還原細菌能夠把電子傳遞給富馬酸鈉,但是無法分解乙醇。
理論上,這兩種細菌在培養(yǎng)皿里無法存活下來,可事實恰好相反,它們長出一組微型納米線,將彼此連接起來,搭成一個電子網(wǎng)格,互相幫助,共同存活了下來。
大多數(shù)細菌沒有細胞核,DNA在細胞內(nèi)游蕩著。
1991年,澳大利亞昆士蘭大學(xué)的兩位生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象:隱球出芽菌的DNA被雙膜包裹,如同復(fù)雜細胞的細胞核被膜包裹一樣。
可是隱球出芽菌是細菌嗎?
是的。從遺傳學(xué)角度分析,它的特征更符合細菌的特點,而且它的擬核也沒有復(fù)雜細胞的那么復(fù)雜。
阿米巴和白細胞等復(fù)雜細胞能夠吞噬大的顆粒,即具有內(nèi)吞功能。
細菌只能通過細胞膜的通道接收一些小顆粒,因此人們都認為細菌不能吞咽。但是,2010年,隱球出芽菌又帶給我們一個驚喜:它能吞噬大的顆粒,具有復(fù)雜細胞的內(nèi)吞本領(lǐng),而且真核細胞中與內(nèi)吞功能相關(guān)的蛋白質(zhì),它體內(nèi)也有。
發(fā)明與創(chuàng)新·小學(xué)生2013年4期