La plus grosse bactérie du monde. Bactéries Les plus grosses bactéries ne dépassent pas

Nains et géants parmi les bactéries

Les bactéries sont les plus petits organismes vivants qui sont la forme de vie la plus courante sur Terre. Les bactéries normales sont environ 10 fois plus petites qu'une cellule humaine. Leur taille est d'environ 0,5 micron et ils ne peuvent être vus qu'au microscope. Cependant, il s'avère que le monde des bactéries a aussi ses propres nains et géants. L'un de ces géants est la bactérie Epulopiscium fishelsoni, qui atteint une taille d'un demi-millimètre ! C'est-à-dire qu'il atteint la taille d'un grain de sable ou de grains de sel et peut être vu à l'œil nu.

Avec les perles de soufre, la nature a trouvé une solution étonnante au problème de la taille critique : les bactéries sont creuses. A l'intérieur se trouve un énorme récipient, 50 fois plus grand que le cytoplasme, la partie vivante de la cellule. Comme la peau d'une orange, la cellulose entoure la partie vivante de la cavité.

Les bactéries ont élu domicile dans le monde de diverses manières fantastiques. De toutes les créatures, les créatures unicellulaires souvent oubliées sont celles qui ont le plus de succès - et pourtant sont souvent utilisées par les humains pour se surestimer en tant que couronne de l'évolution. Les bactéries vivent dans les calculs rénaux humains et dans les intestins des vers, dans l'air, dans les geysers bouillants et dans la glace de l'Antarctique. Certaines apportent des souffrances comme la peste, le choléra ou la tuberculose dans le monde entier, d'autres aident les plantes à pousser ou à digérer, d'autres se nourrissent de pétrole, les mers sont polluées, certaines sont même résistantes à une forte radioactivité.

Reproduction d'Epulopiscium

Des recherches ont été menées à la Cornwell Academy pour déterminer les causes d'une si grande taille. Il s'est avéré que la bactérie stocke 85 000 copies de son ADN. A titre de comparaison, les cellules humaines ne contiennent que 3 copies. Cette jolie créature vit dans le tube digestif du poisson de récif tropical Acanthurus nigrofuscus (poisson chirurgien).

La perle sulfureuse joue un rôle important dans le cycle naturel de la matière namibienne, et ce rôle força formellement son gigantisme. Il se nourrit de composés soufrés abondants dans les sédiments qui l'abritent. Pour digérer le soufre, les bactéries, comme le métabolisme des animaux, dépendent de l'oxygène - les nitrates sont nécessaires de toute urgence. Mais cela n'existe pas dans la sauce hostile dans laquelle vit Thiomargarita namibiensis.

Ce dilemme n'a pas brisé le protozoaire, mais en a fait un géant : tous les quelques mois, lorsqu'une tempête frappe la mer, l'eau riche en nitrates pénètre également brièvement les bactéries dans les profondeurs. Une perle de soufre peut maintenant emmagasiner dans sa cavité de précieux nitrates, qu'elle utilise en abondance pendant peu de temps ; elle gère les ravitaillements comme un plongeur qui emporte avec lui de l'air comprimé dans les profondeurs.

Les types courants de bactéries sont très petites et primitives, elles n'ont pas d'organes et la nourriture passe par la coquille. Les nutriments sont répartis uniformément dans tout le corps de la bactérie, ils doivent donc être petits. En revanche, Epulopiscium copie son ADN plusieurs fois, répartit uniformément les copies le long de la coquille et reçoit une nutrition suffisante. Cette structure lui donne la capacité de répondre instantanément aux stimuli externes. Contrairement aux autres bactéries et à la façon dont elles se divisent. Si les bactéries ordinaires se divisent simplement en deux, alors elle fait pousser deux cellules à l'intérieur d'elle-même, qui, après sa mort, vont simplement à l'extérieur.

Étant donné que la plus grande bactérie sur Terre peut également stocker du soufre, elle peut durer des mois sans nourriture - une perle namibienne à plumes - puis gèle l'air et attend des temps meilleurs. On sait aujourd'hui que la « Perle de soufre namibienne » a non seulement de nombreux parents proches dans d'autres zones marines, mais joue également un rôle important dans l'écologie : ces bactéries peuvent provoquer la formation de roches à forte teneur en phosphore. Cela réduit la quantité de phosphate dans l'eau de mer, de sorte qu'il n'est plus disponible en tant que nutriment pour les autres êtres vivants.

Perle de soufre de Namibie

Cependant, même cela, loin d'être une petite bactérie, ne peut être comparé à la plus grande bactérie du monde qui est considéré Thiomargarita namibiensis, sinon "la perle sulfurique namibienne" est une bactérie marine à Gram négatif, découverte en 1997. Non seulement il se compose d'une seule cellule, mais en même temps, il n'a pas de squelette de soutien ainsi que des eucaryotes. Les dimensions du Thiomargarita atteignent 0,75-1 mm, ce qui permet de le voir à l'œil nu.

Ainsi, la formation de ces roches contrecarre l'enrichissement excessif des océans en phosphate. La plupart des bactéries sont généralement très petites et ne peuvent être détectées qu'au microscope. Mais dans plusieurs groupes de bactéries, des formes géantes sont apparues. Elles sont plus de cent fois plus grosses que les bactéries normales et sont facilement reconnaissables à l'œil nu. Les plus grandes bactéries connues appartiennent au groupe des bactéries soufrées. Ces bactéries peuvent être reconnues par des inclusions de soufre gris vif, qui provoquent l'oxydation des bactéries sulfurées en soufre et en sulfate pour l'énergie.

Par le type de métabolisme, la thiomargarite est un organisme qui reçoit de l'énergie à la suite de réactions redox et peut utiliser le nitrate comme objet final qui reçoit des électrons. Les cellules de la perle sulfurique namibienne sont immobiles et la teneur en nitrates peut donc fluctuer. Thiomargarita peut stocker le nitrate dans une vacuole qui occupe environ 98% de la cellule entière. À faible concentration de nitrate, son contenu est utilisé pour la respiration. Les sulfures sont oxydés par les nitrates en soufre, qui s'accumule dans l'environnement interne des bactéries sous forme de petits granules, ce qui explique la couleur nacrée de la Thiomargarite.

Pour ce faire, ils utilisent soit de l'oxygène, soit du nitrate. L'inhalation de nitrate est également la cause de la taille inhabituelle. Les cellules des bactéries géantes sont principalement constituées de grandes vacuoles membranaires dans lesquelles elles peuvent stocker de fortes concentrations de nitrate.

En stockant le nitrate pour la respiration et le soufre comme source d'énergie, les bactéries géantes peuvent survivre longtemps dans des conditions environnementales défavorables.

Face à la Namibie, les fonds marins contiennent beaucoup plus de sulfures que les autres régions côtières, ce qui profite évidemment à ce géant avec son important réservoir de nitrates correspondant. De plus, les fonds marins particulièrement mous de la Namibie sont régulièrement agités par des torchères de méthane à grande échelle. Depuis sa découverte il y a 14 ans, ces bactéries ont pris de l'importance et ont été incluses dans le Livre Guinness des records et figurent également sur le timbre namibien.

Recherche sur la thiomargarita

Des études récentes ont montré que Thiomargarita namibiensis n'est peut-être pas un organisme obligatoire, mais un organisme facultatif qui reçoit de l'énergie sans la présence d'oxygène. Elle est capable de respirer de l'oxygène si ce gaz est suffisant. Une autre caractéristique distinctive de cette bactérie est la possibilité de division palintomique, qui se produit sans augmenter la croissance intermédiaire. Ce processus est utilisé par Thiomargarita namibiensis dans des conditions stressantes causées par le jeûne.

Bien sûr, après la découverte en Namibie, la recherche de la Thiomargarite a commencé dans d'autres zones marines riches en sulfures, et en effet, des bactéries très similaires ont pu être trouvées ailleurs, mais nulle part en cette quantité et avec autant de formes différentes qu'au large des côtes de la Namibie. . Ce n'est que récemment qu'il a été possible d'étudier génétiquement cette variété de manifestations. De plus, deux autres genres auparavant inconnus ont été découverts, qui sont maintenant appelés Thiopilula et Thiophisa.

Les bactéries du soufre et le cycle du phosphore

Bien qu'il ait également été trouvé sur les fonds marins au large des côtes du Chili et du Costa Rica, il n'y est trouvé qu'en isolement et ne crée pas les colliers de perles typiques auxquels Thiomargarita doit son nom.

Il y a suffisamment d'espace dans les énormes cellules des bactéries sulfureuses pour stocker des substances. Non seulement le soufre pour l'approvisionnement en énergie et le nitrate en tant qu'agent oxydant, mais aussi le phosphate peuvent s'accumuler dans la cellule comme une sorte de stockage d'énergie sous forme de polyphosphate en grande quantité. Dans les régions côtières, où vivent un nombre particulièrement important de bactéries soufrées, des roches à haute teneur en phosphore, appelées phosphorites, se forment également.

La bactérie a été découverte dans les sédiments du fond de la marge aplatie du continent, près de la côte namibienne, par Heide Schultz, une biologiste allemande et ses collègues en 1997, et en 2005, chez les souris froides du fond du golfe du Mexique. , une souche similaire a été trouvée, ce qui confirme la large distribution de la perle de soufre de Namibie. ...

Dans les roches anciennes qui proviennent des zones marines et côtières, vous pouvez souvent trouver des fossiles dont la forme ressemble à des bactéries sulfureuses. Pris ensemble, cela suggère que pendant longtemps de grandes bactéries soufrées pourraient jouer un rôle direct dans le cycle phosphorique de la mer, ce qui favorise la formation de phosphorites. Maintenant, la question se pose des conditions de formation des phosphorites, car ce processus réduit la quantité de phosphate dissous disponible dans l'eau de mer en tant que nutriment pour tous les organismes vivants.

Victor Ostrovsky, Samogo.Net

Les bactéries sont les premiers « habitants » de notre planète. Ces micro-organismes primitifs, dépourvus de noyaux, constitués pour la plupart d'une seule cellule, ont par la suite donné naissance à d'autres formes de vie plus complexes. Les scientifiques ont étudié plus de dix mille de leurs espèces, mais environ un million reste encore inexploré. La taille standard d'un représentant du micromonde : 0,5 à 5 microns, cependant, la plus grande bactérie a une taille de plus de 700 microns.

Par conséquent, une production accrue de phosphore signifie une croissance moindre pour tous les organismes à long terme. En fait, il semble y avoir un lien direct entre la formation de phosphite et les grandes bactéries soufrées. Le résultat est une apatite minérale riche en phosphore, et la première étape vers la formation de phosphorite est franchie.

Les fonds marins au large des côtes namibiennes sont si riches en phosphorites qu'ils sont même utiles comme matière première pour l'industrie des engrais. Nous soupçonnons que des mécanismes similaires s'appliquent également à la thiomargarite.

Les bactéries sont la plus ancienne forme de vie sur Terre

Les bactéries peuvent être sphériques, spirales, sphériques. Ils peuvent être trouvés partout, ils habitent densément l'eau, le sol, les environnements acides, les sources radioactives. Les scientifiques découvrent des micro-organismes unicellulaires vivants dans des conditions de pergélisol et dans la lave en éruption des volcans. Vous pouvez les voir au microscope, mais certaines bactéries atteignent des proportions gigantesques, modifiant complètement la compréhension humaine du microcosme.

On ne sait pas encore pourquoi le sulfure déclenche la libération de phosphate. En fait, cependant, on peut voir qu'aujourd'hui et dans l'histoire de la Terre, des phosphorites se sont formées dans les fonds marins hautement sulfurés. Par conséquent, nous soupçonnons que ces bactéries et des bactéries similaires jouent un rôle important dans le cycle du phosphore dans la mer et ont probablement contribué à la formation de phosphorite dans le passé géologique. Quels conseils un expert de la santé donne-t-il si nous lui posons des questions sur la facilité et le bon marché d'éviter la croissance bactérienne ? Lavage des mains, Dr Eckerley, spécialiste britannique de l'hygiène.

Après tout, les agents pathogènes aiment particulièrement apparaître et apparaissent souvent là où ils ne sont pas attendus. Sans surprise, 65 % de tous les rhumes, 50 % de toutes les maladies diarrhéiques et 80 % de toutes les maladies gastro-intestinales liées à l'alimentation se retrouvent dans des ménages propres. Pas dans la salle de bain, mais dans la cuisine. La plupart des ménages sont 200 fois plus susceptibles de trouver des bactéries fécales.

• Thiomargarita namibiensis, la perle de soufre de Namibie est le nom de la plus grande bactérie connue de l'homme. Vous n'avez pas besoin d'un microscope pour le voir, sa longueur est de 750 microns. Le géant du micromonde a été découvert par un scientifique allemand dans les eaux proches du fond lors d'une expédition sur un navire scientifique russe.

• Epulopiscium fishelsoni vit dans les intestins du poisson chirurgien et mesure 700 m de long. Le volume de cette bactérie est 2000 fois le volume d'un micro-organisme de taille standard. Le gros poisson unicellulaire a été trouvé à l'origine à l'intérieur du poisson chirurgien de la mer Rouge, mais a depuis été trouvé dans d'autres espèces de poissons autour de la Grande Barrière de Corail.
• Les spirochètes sont des bactéries avec de longues cellules spiralées. Ils sont très mobiles. Ils vivent dans l'eau, le sol ou tout autre milieu nutritif pour eux. De nombreux spirochètes sont des agents responsables de maladies humaines graves, d'autres espèces sont des saprophytes - ils décomposent la matière organique morte. Ces bactéries peuvent atteindre une longueur de 250 microns.
• Les cyanobactéries sont les micro-organismes les plus anciens. Les scientifiques ont trouvé leurs déchets, vieux de plus de 3,5 milliards d'années. Ces organismes unicellulaires font partie du plancton océanique et produisent 20 à 40 % de l'oxygène sur Terre. La spiruline est séchée, broyée et ajoutée aux aliments. La photosynthèse oxygénique est caractéristique des algues et des plantes supérieures. Les cyanobactéries sont les seuls organismes unicellulaires qui libèrent de l'oxygène lors de la photosynthèse. C'est grâce aux cyanobactéries qu'une importante réserve d'oxygène est apparue dans l'atmosphère terrestre. La largeur des cellules de ces bactéries varie de 0,5 à 100 microns.

• Les actinomycètes vivent dans les intestins de la plupart des invertébrés. Leur diamètre est de 0,4 à 1,5 microns. Il existe des formes pathogènes d'actinomycètes qui vivent dans la plaque dentaire et dans les voies respiratoires humaines. Grâce aux actinomycètes, une personne ressent également une "odeur de pluie" spécifique.
• Beggiatoa alba. Les protéobactéries de ce genre habitent des endroits riches en soufre, des rivières et des mers fraîches. La taille de ces bactéries est de 10x50 microns.
• Azotobacter a un diamètre de 1 à 2 microns, vit dans des environnements légèrement alcalins ou neutres, joue un rôle important dans le cycle de l'azote, augmente la fertilité du sol et stimule la croissance des plantes.
• Mycoplasma mycoides est l'agent causal des maladies pulmonaires chez les vaches et les chèvres. Ces cellules ont une taille de 0,25 à 0,75 micron. Les bactéries n'ont pas de membrane rigide, elles ne sont protégées du milieu extérieur que par la membrane cytoplasmique. Le génome de ce type de bactéries est l'un des plus simples.

Les archées ne sont pas des bactéries, mais tout comme elles, elles sont constituées d'une seule cellule. Ces organismes unicellulaires ont été isolés près des sources thermales sous-marines, à l'intérieur puits de pétrole et sous la surface glacée du nord de l'Alaska. Les archées ont leur propre évolution développementale et diffèrent des autres formes de vie par certaines caractéristiques biochimiques. La taille moyenne des archées est de 1 µm.

Construisez votre système immunitaire - et nettoyez-le régulièrement

Une bonne défense immunitaire est principalement intestinale. Une bonne protection intestinale est donc responsable de notre santé. Il est donc conseillé de renforcer sa flore intestinale avec une bonne alimentation. Des conditions de liquide et d'hygiène doivent être obtenues pour les 20 pour cent restants. Les articles ménagers les plus sales : éponges et chiffons de cuisine, planches à découper, comptoirs de cuisine, drains, poignées de porte et brosses à dents.

Humide et chaud - climat de reproduction idéal. De plus, les bactéries sont très facilement transportées d'un endroit à un autre à l'aide de textiles. Il est préférable d'utiliser des textiles individuels et de les remplacer fréquemment. Séché régulièrement : la plupart des souches bactériennes ne peuvent pas survivre dans des conditions sèches. Bon conseil : vous pouvez désinfecter les éponges en les lavant lave-vaisselle.

Théoriquement, la plus petite taille d'un micro-organisme unicellulaire : 0,15-0,20 microns. Avec une taille plus petite, la cellule ne pourra pas reproduire sa propre espèce, car les biopolymères dans la composition requise et dans la quantité requise n'y rentreront pas.

Le rôle des bactéries dans la nature

Plus d'un million d'espèces de micro-organismes unicellulaires différents coexistent dans le corps humain. Certains d'entre eux sont extrêmement utiles, d'autres peuvent causer des dommages irréparables à la santé. Le bébé reçoit la première "partie" de bactéries à la naissance - lors du passage dans le canal génital de la mère et dans les premières minutes après l'accouchement.

Les coupures et les fissures dans les planches constituent un excellent terrain fertile pour les bactéries. Encore une fois, attention à éviter les contaminations croisées : n'utilisez pas de viande crue et de poisson cru sans désinfection. Pour garder la planche à découper parfaitement propre, il est recommandé d'utiliser ce produit de nettoyage : Mélangez 1 cuillère à café d'eau de Javel avec 200 ml d'eau. Égoutter la planche, laisser sécher. Vous pouvez également mettre vos planches à découper au lave-vaisselle.

Plus gros problème : nettoyer uniquement les surfaces de travail avec des textiles apparemment propres. Si vous utilisez les mêmes chiffons sales et éponges de cuisine pour différents ustensiles, cela augmente le risque de germes. Une désinfection régulière est utile. Même les drains offrent aux bactéries un climat humide. Vous les nettoyez avec du bicarbonate de soude ou du bicarbonate de soude et une brosse à dents. Ainsi, les taches, les saletés tenaces et même les odeurs peuvent facilement s'envoler. Les prunes peuvent également être séchées régulièrement.

Si un enfant naît par césarienne, le corps du bébé est peuplé de micro-organismes qui ne lui sont pas liés. En conséquence, son immunité naturelle diminue, le risque de réactions allergiques augmente. À l'âge de trois ans, la majeure partie du microbiome du bébé est mature. Chaque personne a son propre ensemble unique de micro-organismes qui l'habitent.

Main à main : les bactéries adorent les poignées de porte. Si le pénis est toujours malade, les mini nuisibles sont encore plus heureux. Surtout dans ce cas : lavez-vous les mains régulièrement. Les savons antibactériens sont à éviter de toute façon car ce sont de véritables puits qui tuent toutes les souches bactériennes. Le savon naturel est une alternative plus saine.

Diverses souches bactériennes

Vous devez changer tous les trois mois. Non seulement à cause des bactéries, mais aussi parce que vous cassez les brosses avec le temps. Malgré toute la "confusion domestique" décrite, les bactéries ne sont pas mauvaises en elles-mêmes. Il existe de bonnes et de mauvaises souches bactériennes, et la plupart des gens peuvent facilement gérer les deux souches. Les ménages normaux ont une flore bactérienne saine.

Les bactéries sont utilisées par les humains dans la production de médicaments et d'aliments. Ils décomposent les composés organiques, les purifient et transforment les eaux usées sales en eaux inoffensives. Les micro-organismes du sol produisent des composés azotés nécessaires à la croissance des plantes. Les organismes unicellulaires traitent activement la matière organique et effectuent le cycle des substances dans la nature, qui est à la base de la vie sur notre planète.

Les bactéries sont le plus ancien groupe d'organismes existant actuellement sur Terre. Les premières bactéries sont apparues, il y a probablement plus de 3,5 milliards d'années et pendant près d'un milliard d'années ont été les seuls êtres vivants sur notre planète. Comme ils étaient les premiers représentants de la nature vivante, leur corps avait une structure primitive.

Au fil du temps, leur structure est devenue plus complexe, mais à ce jour, les bactéries sont considérées comme les organismes unicellulaires les plus primitifs. Fait intéressant, certaines bactéries conservent encore les caractéristiques primitives de leurs ancêtres. Ceci est observé chez les bactéries qui vivent dans les sources chaudes de soufre et les limons anoxiques au fond des réservoirs.

La plupart des bactéries sont incolores. Seuls quelques-uns sont colorés en violet ou en vert. Mais les colonies de nombreuses bactéries ont une couleur vive, qui est due à la libération d'une substance colorée dans l'environnement ou à la pigmentation des cellules.

Le pionnier du monde des bactéries était Anthony Leeuwenhoek, un naturaliste hollandais du 17ème siècle, qui fut le premier à créer un microscope loupe parfait qui grossit les objets 160-270 fois.

Les bactéries sont classées comme procaryotes et sont isolées dans un royaume séparé - les bactéries.

Forme du corps

Les bactéries sont des organismes nombreux et variés. Ils varient en forme.

Nom de la bactérie	Forme des bactéries	Image de bactéries
Cocci		Sphérique
Bacille		En forme de tige
Vibrio		Virgule incurvée
Spirillum		Spirale
Streptocoques		Chaîne de coques
Staphylocoques		Des bouquets de cocci
Diplocoques		Deux bactéries rondes enfermées dans une capsule muqueuse

Modes de déplacement

Parmi les bactéries, il existe des formes mobiles et immobiles. Les mobiles se déplacent en raison de contractions ondulatoires ou à l'aide de flagelles (filaments hélicoïdaux tordus), constitués d'une protéine flagelline spéciale. Il peut y avoir un ou plusieurs flagelles. Ils sont situés dans certaines bactéries à une extrémité de la cellule, dans d'autres - sur deux ou sur toute la surface.

Mais le mouvement est inhérent à de nombreuses autres bactéries chez lesquelles les flagelles sont absents. Ainsi, les bactéries recouvertes de mucus à l'extérieur sont capables de glisser.

Certaines bactéries aquatiques et du sol dépourvues de flagelles ont des vacuoles gazeuses dans le cytoplasme. Il peut y avoir 40 à 60 vacuoles dans une cellule. Chacun d'eux est rempli de gaz (vraisemblablement de l'azote). En régulant la quantité de gaz dans les vacuoles, les bactéries aquatiques peuvent s'immerger dans la colonne d'eau ou remonter à sa surface, et les bactéries du sol peuvent se déplacer dans les capillaires du sol.

Habitat

En raison de la simplicité d'organisation et de la simplicité, les bactéries sont répandues dans la nature. Les bactéries se trouvent partout : dans une goutte d'eau de source même la plus pure, dans les grains de sol, dans l'air, sur les rochers, dans les neiges polaires, les sables du désert, au fond des océans, dans l'huile extraite des grandes profondeurs et même dans les sources chaudes avec une température d'environ 80°C. Ils vivent sur les plantes, les fruits, chez divers animaux et chez l'homme dans les intestins, la bouche, sur les membres, à la surface du corps.

Les bactéries sont les êtres vivants les plus petits et les plus nombreux. En raison de leur petite taille, ils pénètrent facilement dans les fissures, les crevasses et les pores. Très rustique et adapté à conditions différentes existence. Ils tolèrent le séchage, le froid sévère, le chauffage jusqu'à 90 ° C, sans perdre leur viabilité.

Il n'y a pratiquement aucun endroit sur Terre où l'on ne trouverait pas de bactéries, mais en quantités différentes. Les conditions de vie des bactéries sont diverses. L'un d'eux a besoin d'oxygène dans l'air, d'autres n'en ont pas besoin et sont capables de vivre dans un environnement sans oxygène.

Dans l'air : les bactéries montent jusqu'à 30 km dans la haute atmosphère. et plus.

Il y en a surtout beaucoup dans le sol. Une année de sol peut contenir des centaines de millions de bactéries.

Dans l'eau : dans les couches d'eau superficielles des réservoirs ouverts. Les bactéries aquatiques bénéfiques minéralisent les résidus organiques.

Dans les organismes vivants: les bactéries pathogènes pénètrent dans l'organisme à partir de l'environnement extérieur, mais uniquement dans des conditions favorables, elles provoquent des maladies. La symbiose vit dans les organes digestifs, aidant à décomposer et à assimiler les aliments, à synthétiser les vitamines.

Structure externe

La cellule bactérienne est habillée d'une enveloppe dense spéciale - la paroi cellulaire, qui remplit des fonctions de protection et de soutien, et donne également aux bactéries une forme caractéristique permanente. La paroi cellulaire d'une bactérie ressemble à la membrane d'une cellule végétale. Il est perméable : à travers lui, les nutriments passent librement dans la cellule et les produits métaboliques sortent dans l'environnement. Souvent, les bactéries développent une couche protectrice supplémentaire de mucus - une capsule - au-dessus de la paroi cellulaire. L'épaisseur de la capsule peut être plusieurs fois supérieure au diamètre de la cellule elle-même, mais elle peut être très petite. La capsule n'est pas une partie obligatoire de la cellule, elle se forme en fonction des conditions dans lesquelles la bactérie pénètre. Il empêche les bactéries de se dessécher.

À la surface de certaines bactéries, il y a de longs flagelles (un, deux ou plusieurs) ou des villosités courtes et minces. La longueur des flagelles peut être plusieurs fois la taille du corps bactérien. À l'aide de flagelles et de villosités, les bactéries se déplacent.

Structure interne

À l'intérieur de la cellule bactérienne se trouve un cytoplasme dense et immobile. Il a une structure en couches, il n'y a pas de vacuoles, par conséquent, diverses protéines (enzymes) et nutriments de réserve sont situés dans la substance même du cytoplasme. Les cellules bactériennes n'ont pas de noyau. Dans la partie centrale de leurs cellules, se concentre une substance porteuse d'informations héréditaires. Bactéries, - acide nucléique - ADN. Mais cette substance n'est pas formée en noyau.

L'organisation interne d'une cellule bactérienne est complexe et possède ses propres spécificités. Le cytoplasme est séparé de la paroi cellulaire par la membrane cytoplasmique. Dans le cytoplasme, une substance basique, ou matrice, des ribosomes et une petite quantité de structures membranaires qui remplissent diverses fonctions (analogues des mitochondries, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi). Le cytoplasme des cellules bactériennes contient souvent des granules de diverses formes et tailles. Les granulés peuvent être composés de composés qui servent de source d'énergie et de carbone. Des gouttelettes de graisse sont également présentes dans la cellule bactérienne.

Dans la partie centrale de la cellule, une substance nucléaire est localisée - l'ADN, non délimité du cytoplasme par une membrane. C'est un analogue du noyau - un nucléoïde. Le nucléoïde n'a pas de membrane, de nucléole et d'ensemble de chromosomes.

Repas

Les bactéries ont différentes façons de se nourrir. Parmi eux se trouvent les autotrophes et les hétérotrophes. Les autotrophes sont des organismes qui peuvent former indépendamment de la matière organique pour leur nutrition.

Les plantes ont besoin d'azote, mais elles-mêmes ne peuvent pas assimiler l'azote de l'air. Certaines bactéries combinent des molécules d'azote dans l'air avec d'autres molécules pour rendre des substances disponibles pour les plantes.

Ces bactéries s'installent dans les cellules des jeunes racines, ce qui entraîne la formation d'épaississements appelés nodules sur les racines. De tels nodules se forment sur les racines des plantes de la famille des légumineuses et de certaines autres plantes.

Les racines fournissent aux bactéries des glucides et les bactéries fournissent aux racines des substances contenant de l'azote qui peuvent être absorbées par la plante. Leur cohabitation est mutuellement bénéfique.

Les racines des plantes sécrètent de nombreuses substances organiques (sucres, acides aminés et autres) dont se nourrissent les bactéries. Par conséquent, un nombre particulièrement important de bactéries s'installe dans la couche de sol entourant les racines. Ces bactéries transforment les résidus végétaux morts en substances disponibles pour la plante. Cette couche de sol s'appelle la rhizosphère.

Il existe plusieurs hypothèses sur la pénétration des bactéries nodulaires dans le tissu racinaire :

• par des dommages au tissu épidermique et crustal;
• à travers les poils absorbants;
• seulement à travers la membrane cellulaire jeune;
• grâce à des bactéries satellites qui produisent des enzymes pectinolytiques ;
• en stimulant la synthèse de l'acide B-indoleacétique à partir du tryptophane, toujours présent dans les sécrétions racinaires des plantes.

Le processus d'introduction de bactéries nodulaires dans le tissu racinaire comprend deux phases :

• infection des poils absorbants;
• le processus de formation des nodules.

Dans la plupart des cas, la cellule envahissante se multiplie activement, forme les filaments dits infectieux et, déjà sous la forme de tels filaments, pénètre dans le tissu végétal. Les bactéries nodulaires libérées par le fil infectieux continuent de se multiplier dans le tissu hôte.

Les cellules végétales remplies de cellules à multiplication rapide de bactéries nodulaires commencent à se diviser rapidement. La connexion d'un jeune nodule avec la racine d'une plante légumineuse s'effectue grâce aux faisceaux vasculaires-fibreux. Pendant la période de fonctionnement, les nodules sont généralement denses. Au moment de la manifestation d'une activité optimale, les nodules acquièrent une couleur rose (due au pigment leghémoglobine). Seules les bactéries qui contiennent de la léghémoglobine sont capables de fixer l'azote.

Les bactéries nodulaires créent des dizaines et des centaines de kilogrammes engrais azotés par hectare de sol.

Métabolisme

Les bactéries diffèrent les unes des autres par leur métabolisme. Dans certains, cela va avec la participation de l'oxygène, dans d'autres - sans sa participation.

La plupart des bactéries se nourrissent de matière organique prête à l'emploi. Seuls quelques-uns d'entre eux (bleu-vert ou cyanobactéries) sont capables de créer des substances organiques à partir de substances inorganiques. Ils ont joué un rôle important dans l'accumulation d'oxygène dans l'atmosphère terrestre.

Les bactéries absorbent des substances de l'extérieur, déchirent leurs molécules, de ces parties elles récupèrent leur coquille et reconstituent leur contenu (c'est ainsi qu'elles se développent), et les molécules inutiles sont rejetées. La coquille et la membrane de la bactérie lui permettent d'absorber uniquement les substances nécessaires.

Si la coquille et la membrane des bactéries étaient complètement imperméables, aucune substance n'entrerait dans la cellule. S'ils étaient perméables à toutes les substances, le contenu de la cellule se mélangerait à l'environnement - la solution dans laquelle vit la bactérie. Pour la survie des bactéries, il faut une coquille qui laisse passer les substances nécessaires, mais pas celles qui sont inutiles.

La bactérie absorbe les nutriments à proximité. Que se passe-t-il ensuite ? S'il peut se déplacer de manière autonome (en déplaçant le flagelle ou en repoussant le mucus), alors il se déplace jusqu'à ce qu'il trouve les substances nécessaires.

S'il ne peut pas bouger, alors il attend que la diffusion (la capacité des molécules d'une substance à pénétrer au milieu des molécules d'une autre substance) lui apporte les molécules nécessaires.

Les bactéries, en conjonction avec d'autres groupes de micro-organismes, effectuent une énorme quantité de travail chimique. En transformant divers composés, ils reçoivent l'énergie et les nutriments nécessaires à leur vie. Les processus métaboliques, les méthodes d'obtention d'énergie et le besoin de matériaux pour construire des substances dans leur corps sont variés chez les bactéries.

D'autres bactéries satisfont à tous les besoins en carbone nécessaires à la synthèse des substances organiques dans l'organisme au détriment des composés inorganiques. On les appelle autotrophes. Les bactéries autotrophes sont capables de synthétiser des substances organiques à partir de substances inorganiques. Parmi eux, on distingue :

Chimiosynthèse

L'utilisation de l'énergie radiante est le moyen le plus important, mais pas le seul, de créer de la matière organique à partir de dioxyde de carbone et d'eau. On sait que les bactéries n'utilisent pas la lumière du soleil comme source d'énergie pour une telle synthèse, mais l'énergie des liaisons chimiques se produisant dans les cellules des organismes lors de l'oxydation de certains composés inorganiques - sulfure d'hydrogène, soufre, ammoniac, hydrogène, acide nitrique, composés ferreux de fer et manganèse. Ils utilisent la matière organique formée avec l'utilisation de cette énergie chimique pour construire les cellules de leur corps. Par conséquent, ce processus est appelé chimiosynthèse.

Le groupe le plus important de micro-organismes chimiosynthétiques sont les bactéries nitrifiantes. Ces bactéries vivent dans le sol et réalisent l'oxydation de l'ammoniac formé lors de la décomposition des résidus organiques en acide nitrique. Ce dernier, réagit avec les composés minéraux du sol, se transforme en sels d'acide nitrique. Ce processus se déroule en deux phases.

Les bactéries du fer transforment le fer ferreux en oxyde. L'hydroxyde de fer formé se dépose et forme ce que l'on appelle le minerai de fer des tourbières.

Certains micro-organismes existent en oxydant l'hydrogène moléculaire, fournissant ainsi un mode d'alimentation autotrophe.

Une caractéristique des bactéries à hydrogène est la capacité de passer à un mode de vie hétérotrophe lorsqu'elles sont pourvues de composés organiques et en l'absence d'hydrogène.

Ainsi, les chimioautotrophes sont des autotrophes typiques, car ils synthétisent indépendamment les composés organiques nécessaires à partir de substances inorganiques et ne les prennent pas prêts à l'emploi à partir d'autres organismes, comme les hétérotrophes. Les bactéries chimiotrophes se distinguent des plantes phototrophes par leur totale indépendance vis-à-vis de la lumière comme source d'énergie.

Photosynthèse bactérienne

Certaines bactéries soufrées contenant des pigments (violet, vert), contenant des pigments spécifiques - les bactériochlorophylles, sont capables d'absorber l'énergie solaire, à l'aide desquelles le sulfure d'hydrogène dans leurs organismes se décompose et libère des atomes d'hydrogène pour restaurer les composés correspondants. Ce processus a beaucoup en commun avec la photosynthèse et diffère seulement en ce que dans les bactéries violettes et vertes, le sulfure d'hydrogène est le donneur d'hydrogène (parfois, les acides carboxyliques), et dans les plantes vertes, l'eau. Dans les deux cas, l'élimination et le transfert de l'hydrogène s'effectuent grâce à l'énergie des rayons solaires absorbés.

Cette photosynthèse bactérienne, qui se produit sans libération d'oxygène, est appelée photoréduction. La photoréduction du dioxyde de carbone est associée au transfert d'hydrogène non pas de l'eau, mais du sulfure d'hydrogène :

6СО 2 + 12Н 2 S + hv → С6Н 12 О 6 + 12S = 6Н 2 О

L'importance biologique de la chimiosynthèse et de la photosynthèse bactérienne à l'échelle planétaire est relativement faible. Seules les bactéries chimiosynthétiques jouent un rôle essentiel dans le cycle du soufre dans la nature. Absorbant plantes vertes sous forme de sels d'acide sulfurique, le soufre est réduit et fait partie des molécules protéiques. De plus, lorsque les résidus végétaux et animaux morts sont détruits par des bactéries putréfiantes, le soufre est libéré sous forme de sulfure d'hydrogène, qui est oxydé par les bactéries soufrées pour libérer du soufre (ou acide sulfurique), qui forme des sulfites disponibles pour la plante dans le sol. Les bactéries chimio et photoautotrophes sont essentielles dans le cycle de l'azote et du soufre.

Formation de spores

Des spores se forment à l'intérieur de la cellule bactérienne. Au cours du processus de sporulation, une cellule bactérienne subit un certain nombre de processus biochimiques. La quantité d'eau libre qu'il contient diminue, l'activité enzymatique diminue. Cela garantit la résistance des spores aux conditions environnementales défavorables (température élevée, forte concentration en sel, séchage, etc.). La sporulation n'est caractéristique que d'un petit groupe de bactéries.

Les spores sont facultatives dans le cycle de vie des bactéries. La formation de spores ne commence qu'avec un manque de nutriments ou l'accumulation de produits d'échange. Les bactéries sous forme de spores peuvent être dormantes pendant une longue période. Les spores bactériennes peuvent résister à une ébullition prolongée et à une très longue congélation. Avec l'apparition de conditions favorables, la spore germe et devient viable. La spore bactérienne est une adaptation à la survie dans des conditions défavorables.

la reproduction

Les bactéries se multiplient en divisant une cellule en deux. Ayant atteint une certaine taille, la bactérie se divise en deux bactéries identiques. Ensuite, chacun d'eux commence à se nourrir, grandit, se divise, etc.

Après l'élongation cellulaire, un septum transversal se forme progressivement, puis les cellules filles divergent ; chez de nombreuses bactéries, sous certaines conditions, les cellules après division restent liées en groupes caractéristiques. Dans ce cas, selon la direction du plan de division et le nombre de divisions, différentes formes apparaissent. La reproduction par bourgeonnement se produit chez les bactéries à titre exceptionnel.

Dans des conditions favorables, la division cellulaire chez de nombreuses bactéries se produit toutes les 20 à 30 minutes. Avec une reproduction aussi rapide, la progéniture d'une bactérie en 5 jours est capable de former une masse qui peut remplir toutes les mers et tous les océans. Un simple calcul montre que 72 générations peuvent se former en une journée (720.000.000,000,000,000,000 de cellules). Si traduit en poids - 4720 tonnes. Cependant, cela ne se produit pas dans la nature, car la plupart des bactéries meurent rapidement sous l'influence du soleil, lors du séchage, du manque de nourriture, du chauffage à 65-100 ° C, à la suite de la lutte entre les espèces, etc.

La bactérie (1) qui a absorbé suffisamment de nourriture augmente de taille (2) et commence à se préparer à la reproduction (division cellulaire). Son ADN (dans une bactérie, la molécule d'ADN est fermée dans un anneau) double (la bactérie produit une copie de cette molécule). Les deux molécules d'ADN (3,4) s'avèrent être attachées à la paroi de la bactérie et, lorsque les bactéries s'allongent, divergent sur les côtés (5,6). Le nucléotide est divisé en premier, puis le cytoplasme.

Après la divergence de deux molécules d'ADN, une constriction apparaît sur la bactérie, qui divise progressivement le corps bactérien en deux parties contenant chacune une molécule d'ADN (7).

Cela arrive (dans un bâton de foin), deux bactéries se collent et un pont se forme entre elles (1,2).

À travers le pont, l'ADN est transporté d'une bactérie à une autre (3). Une fois dans une bactérie, les molécules d'ADN s'entrelacent, se collent à certains endroits (4), après quoi elles échangent des sections (5).

Le rôle des bactéries dans la nature

Le cycle

Les bactéries sont le maillon le plus important dans la circulation générale des substances dans la nature. Les plantes créent des substances organiques complexes à partir du dioxyde de carbone, de l'eau et des sels minéraux du sol. Ces substances retournent au sol avec des champignons morts, des plantes et des carcasses d'animaux. Les bactéries décomposent les substances complexes en substances simples, qui sont à nouveau utilisées par les plantes.

Les bactéries détruisent les substances organiques complexes des plantes mortes et des cadavres d'animaux, les excrétions d'organismes vivants et divers déchets. Se nourrissant de ces substances organiques, les bactéries saprophytes en décomposition les transforment en humus. Ce sont des sortes d'infirmiers de notre planète. Ainsi, les bactéries sont activement impliquées dans le cycle des substances dans la nature.

Formation du sol

Étant donné que les bactéries sont répandues presque partout et se trouvent en grand nombre, elles déterminent en grande partie les divers processus se produisant dans la nature. En automne, les feuilles des arbres et des arbustes tombent, les pousses aériennes des graminées meurent, les vieilles branches tombent, de temps en temps les troncs des vieux arbres tombent. Tout cela se transforme progressivement en humus. En 1cm3. La couche superficielle du sol forestier contient des centaines de millions de bactéries du sol saprophytes de plusieurs espèces. Ces bactéries transforment l'humus en divers minéraux qui peuvent être absorbés du sol par les racines des plantes.

Certaines bactéries du sol sont capables d'absorber l'azote de l'air et de l'utiliser dans les processus vitaux. Ces bactéries fixatrices d'azote vivent indépendamment ou s'installent dans les racines des légumineuses. Ayant pénétré les racines des légumineuses, ces bactéries provoquent la croissance des cellules racinaires et la formation de nodules sur celles-ci.

Ces bactéries libèrent des composés azotés que les plantes utilisent. Les bactéries reçoivent des glucides et des sels minéraux des plantes. Ainsi, il existe une relation étroite entre la légumineuse et la bactérie nodulaire, ce qui est bénéfique à la fois pour l'un et l'autre organisme. Ce phénomène est appelé symbiose.

Grâce à leur symbiose avec les bactéries nodulaires, les légumineuses enrichissent le sol en azote, contribuant à augmenter le rendement.

Répartition dans la nature

Les micro-organismes sont omniprésents. Les seules exceptions sont les cratères de volcans actifs et de petites zones dans les épicentres des bombes atomiques explosées. Ni les basses températures de l'Antarctique, ni les jets bouillants des geysers, ni les solutions saturées de sels dans les piscines de sel, ni la forte insolation des sommets montagneux, ni l'irradiation sévère des réacteurs nucléaires n'interfèrent avec l'existence et le développement de la microflore. Tous les êtres vivants interagissent constamment avec les micro-organismes, étant souvent non seulement leurs référentiels, mais aussi des distributeurs. Les micro-organismes sont les aborigènes de notre planète, assimilant activement les substrats naturels les plus incroyables.

Microflore du sol

Le nombre de bactéries dans le sol est extrêmement important - des centaines de millions et des milliards d'individus par gramme. Il y en a beaucoup plus dans le sol que dans l'eau et l'air. Le nombre total de bactéries dans les sols varie. Le nombre de bactéries dépend du type de sol, de leur état, de la profondeur des couches.

À la surface des particules de sol, les micro-organismes sont situés dans de petites microcolonies (20 à 100 cellules chacune). Ils se développent souvent dans d'épais caillots de matière organique, sur des racines de plantes vivantes et mourantes, dans de minces capillaires et à l'intérieur de grumeaux.

La microflore du sol est très diversifiée. Il existe différents groupes physiologiques de bactéries : bactéries pourrissantes, nitrifiantes, fixatrices d'azote, sulfureuses, etc. La microflore est l'un des facteurs de formation du sol.

La zone de développement des micro-organismes dans le sol est la zone adjacente aux racines des plantes vivantes. Elle s'appelle la rhizosphère, et l'ensemble des micro-organismes qu'elle contient s'appelle la microflore de la rhizosphère.

Microflore des réservoirs

L'eau est un milieu naturel où les micro-organismes se développent en grand nombre. La plupart d'entre eux pénètrent dans l'eau du sol. Un facteur qui détermine le nombre de bactéries dans l'eau, la présence de nutriments dans celle-ci. Les plus propres sont les puits artésiens et les eaux de source. Les réservoirs ouverts et les rivières sont très riches en bactéries. Le plus grand nombre de bactéries se trouve dans les couches superficielles de l'eau, plus près de la côte. À mesure que l'on s'éloigne de la côte et que la profondeur augmente, le nombre de bactéries diminue.

L'eau pure contient 100 à 200 bactéries dans 1 ml. Et l'eau polluée - 100 à 300 000 et plus. Il y a beaucoup de bactéries dans les boues de fond, en particulier dans la couche de surface, où les bactéries forment un film. Ce film contient de nombreuses bactéries de soufre et de fer, qui oxydent le sulfure d'hydrogène en acide sulfurique et empêchent ainsi la mort des poissons. Le limon contient davantage de formes sporulées, tandis que les formes non sporulées prédominent dans l'eau.

En termes de composition en espèces, la microflore de l'eau est similaire à la microflore du sol, mais il existe également des formes spécifiques. Détruisant divers déchets qui se sont retrouvés dans l'eau, les micro-organismes procèdent progressivement à la purification dite biologique de l'eau.

Microflore de l'air

La microflore de l'air est moins abondante que la microflore du sol et de l'eau. Les bactéries montent dans l'air avec de la poussière, elles peuvent y rester un certain temps, puis se déposer à la surface de la terre et mourir par manque de nutrition ou sous l'influence des rayons ultraviolets. Le nombre de micro-organismes dans l'air dépend de la zone géographique, du terrain, de la saison, de la pollution par les poussières, etc. chaque grain de poussière est porteur de micro-organismes. La plupart des bactéries sont présentes dans l'air au-dessus des installations industrielles. Air la campagne nettoyeur. L'air le plus pur au-dessus des forêts, des montagnes, des espaces enneigés. Les couches supérieures de l'air contiennent moins de germes. Il existe de nombreuses bactéries pigmentées et sporulées dans la microflore de l'air, qui sont plus résistantes que d'autres aux rayons ultraviolets.

Microflore du corps humain

Le corps humain, même en parfaite santé, est toujours porteur de microflore. Lorsque le corps d'une personne entre en contact avec l'air et le sol, divers micro-organismes se déposent sur les vêtements et la peau, y compris des agents pathogènes (bâtons tétaniques, gangrène gazeuse, etc.). Le plus souvent, les parties exposées du corps humain sont contaminées. Escherichia coli, les staphylocoques se trouvent sur les mains. Il existe plus de 100 types de microbes dans la cavité buccale. La bouche avec sa température, son humidité, ses résidus de nutriments est un excellent environnement pour le développement des micro-organismes.

L'estomac a une réaction acide, de sorte que la majeure partie des micro-organismes qu'il contient meurt. À partir de l'intestin grêle, la réaction devient alcaline, c'est-à-dire respectueux des microbes. Dans le côlon, la microflore est très diversifiée. Chaque adulte excrète environ 18 milliards de bactéries chaque jour, c'est-à-dire plus d'individus que de personnes sur le globe.

Les organes internes qui ne se connectent pas avec l'environnement externe (cerveau, cœur, foie, vessie, etc.) sont généralement exempts de microbes. Les microbes ne pénètrent dans ces organes que pendant la maladie.

Bactéries dans le cycle

Les micro-organismes en général et les bactéries en particulier jouent un rôle important dans les cycles biologiquement importants des substances sur Terre, effectuant des transformations chimiques totalement inaccessibles aux plantes ou aux animaux. Les différentes étapes du cycle des éléments sont réalisées par les organismes différents types... L'existence de chaque groupe individuel d'organismes dépend de la transformation chimique des éléments effectuée par d'autres groupes.

Le cycle de l'azote

La transformation cyclique des composés azotés joue un rôle primordial dans la fourniture des formes d'azote nécessaires aux organismes de la biosphère pour différents besoins nutritionnels. Plus de 90 % de la fixation totale de l'azote est due à l'activité métabolique de certaines bactéries.

Le cycle du carbone

Conversion biologique du carbone organique en gaz carbonique accompagnée de la réduction de l'oxygène moléculaire nécessite l'activité métabolique conjointe de divers micro-organismes. De nombreuses bactéries aérobies effectuent l'oxydation complète de la matière organique. Dans des conditions aérobies, les composés organiques sont initialement dégradés par fermentation, et les produits organiques finaux de la fermentation sont encore oxydés en raison de la respiration anaérobie, si des accepteurs d'hydrogène inorganiques (nitrate, sulfate ou CO 2 ) sont présents.

Le cycle du soufre

Le soufre est disponible pour les organismes vivants principalement sous forme de sulfates solubles ou de composés organiques soufrés réduits.

Cycle du fer

Certains plans d'eau douce contiennent des sels de fer réduits en concentrations élevées. Dans de tels endroits, une microflore bactérienne spécifique se développe - des bactéries du fer qui oxydent le fer réduit. Ils participent à la formation des minerais de fer des tourbières et des sources d'eau riches en sels de fer.

Les bactéries sont les organismes les plus anciens apparus il y a environ 3,5 milliards d'années à l'Archéen. Pendant environ 2,5 milliards d'années, ils ont dominé la Terre, formant la biosphère, ont participé à la formation d'une atmosphère d'oxygène.

Les bactéries sont l'un des organismes vivants les plus simples (autres que les virus). On pense qu'ils sont les premiers organismes à apparaître sur Terre.

Dans cet article, nous vous invitons à une excursion passionnante à travers la liste des 25 plus grandes créatures vivantes de la Terre, allant des géants selon les normes du microcosme - virus, bactéries et amibes aux plus grands invertébrés, insectes, amphibiens, oiseaux, reptiles, poissons, mammifères, plantes et champignons.

1. Le plus gros virus connu (1,5 microns de longueur)

On peut discuter pendant longtemps si les virus sont réellement des organismes vivants - certains biologistes disent oui, d'autres n'en sont pas si sûrs. Cependant, il ne fait aucun doute que Pithovirus un véritable géant parmi les virus connus de la science (environ 1,5 micron de longueur), 50 pour cent de plus que le détenteur du record le plus proche - Pandorevirus... Vous avez peut-être pensé qu'un agent pathogène de la même taille que Pithovirus capable d'infecter de gros animaux comme les éléphants, les hippopotames ou même les humains. Mais ne vous inquiétez pas, le virus n'infecte que les amibes, qui ne sont pas beaucoup plus grosses que lui.

2. La plus grande bactérie du monde (plus de 0,5 mm de long)

Thiomargarita namibiensis- traduit du latin signifie "perle de soufre namibienne". La bactérie a reçu ce nom en raison des granules de soufre inclus dans le cytoplasme, lui donnant un aspect brillant. La taille thiomargarita namibiensis fait plus d'un demi-millimètre de largeur, ce qui permet de le voir à l'œil nu. Thiomargarita namibiensis absolument inoffensif pour l'homme et les animaux, car c'est un lithotrophe (organismes qui utilisent des substances inorganiques comme substrats oxydables (donneurs d'électrons)).

3. La plus grande amibe de la planète (3 mm de long)

La plus grande amibe appartient au genre "Le chaos"... Bien sûr, elle est beaucoup plus petite que les amibes monstrueuses des bandes dessinées et des films de science-fiction. Mais encore, c'est un vrai géant parmi les amibes, qui est facile à voir à l'œil nu. Une autre caractéristique de la plus grande amibe du monde est sa capacité à digérer de petits organismes multicellulaires, des bactéries et des protistes.

4. Coléoptère le plus lourd (85-110 g)

Malgré le fait que le goliath ne soit pas le plus long scarabée du monde, néanmoins, compte tenu de sa masse (certains individus pèsent plus de 100 g), il porte sans aucun doute son nom. Le coléoptère goliath, en poids et en taille, est comparable à une souris gerbille adulte, comme vous l'avez déjà vu en regardant la photo ci-dessus.

5. La plus grande araignée (poids corporel jusqu'à 175 g)

Terafosa Blonda ou goliath tarentule est la plus grande araignée du monde, originaire des forêts tropicales d'Amérique du Sud. Compte tenu des pattes, la longueur du corps de la tarentule goliath peut atteindre jusqu'à 28 cm et son poids jusqu'à 175 g. L'espérance de vie des araignées géantes femelles à l'état sauvage peut atteindre 25 ans et la maturité sexuelle survient à 3 ans. . Les mâles sont moins chanceux, malgré le fait qu'ils ne sont pas mangés par la femelle après l'acte d'accouplement, comme chez d'autres espèces d'araignées, leur espérance de vie est beaucoup plus courte - de 3 à 6 ans.

6. Le plus gros ver (longueur moyenne 60-90 cm)

Si vous avez une forte aversion pour les vers, vous serez peut-être alarmé par le fait qu'il existe plus d'une demi-douzaine d'espèces de vers géants - dont le plus grand est le ver géant africain, jusqu'à 1,5 m de long. pour le serpent moyen, les vers de terre géants sont aussi inoffensifs que leurs petits frères. Ils aiment s'enterrer profondément dans la boue, rester à l'écart des gens (et des autres animaux), manger tranquillement des feuilles pourries et d'autres matières organiques en décomposition.

7. Le plus gros amphibien (poids corporel jusqu'à 3 kg)

« Goliath » est un nom populaire pour la plus grande faune de son espèce (voir points #4 et #5). La grenouille goliath vit dans le centre-ouest de l'Afrique. Le poids moyen d'une grenouille goliath est d'environ 2,5 kg, ce qui est bien inférieur à la masse Beelzebufo ampinga(environ 5 kg) - la plus grande grenouille ayant vécu sur Terre à la fin du Crétacé.

8. Le plus gros arthropode (3-4 m, pattes comprises)

L'araignée de mer japonaise est vraiment un animal énorme et extrêmement long. Les pattes antérieures de ce représentant des arthropodes atteignent une longueur allant jusqu'à 2 m et un corps jusqu'à 45 cm.La couleur panachée, orange-blanc de l'exosquelette sert d'excellent camouflage contre les grands prédateurs marins. Comme la plupart des autres créatures étranges, l'araignée de mer japonaise est un mets très apprécié au Japon, mais a rarement été vue sur les menus des restaurants ces derniers temps en raison de la pression des écologistes.

9. La plus grande plante à fleurs (diamètre jusqu'à 1 m)

Heureusement pour nous tous, l'habitat de Rafflesia Arnold est limité à l'Indonésie, la Malaisie, la Thaïlande et les Philippines. Vous ne la trouverez certainement pas dans le jardin du voisin. :)

10. La plus grosse éponge de la planète (jusqu'à 2 m de diamètre)

Outre cette éponge de mer géante (Xestospongia muta) le plus grand du genre, il est le détenteur du record d'espérance de vie chez les invertébrés, certains individus vivent plus de 1000 ans. Comme d'autres types d'éponges, xestospongia muta se nourrit en filtrant les petits organismes de l'eau de mer.

11. La plus grande méduse (jusqu'à 37 m de long)

Avec un diamètre de dôme d'environ 2 m et des tentacules de plus de 30 m, la longueur de la cyanée velue est comparable à celle d'un rorqual bleu (voir item 22). Malgré une taille aussi gigantesque, les tentacules de ces méduses ne présentent pas de danger mortel pour l'homme (seulement des sensations douloureuses et une éruption cutanée sur la peau). Cyanea poilu, effectue également un important fonction écologique en fournissant différents types poissons et crustacés se réfugient sous un immense dôme.

Fait intéressant, la cyanée velue est une source de nourriture préférée pour un autre géant de cette liste, la tortue luth (voir # 17)

12. Le plus gros oiseau volant (les mâles adultes pèsent jusqu'à 20 kg)

Compte tenu du poids corporel énorme (selon les normes des oiseaux) - jusqu'à 20 kg, la grande outarde africaine va à l'encontre des lois de l'aérodynamique. Ce n'est pas l'oiseau le plus gracieux au monde quand il s'agit de voler. En fait, la grande outarde d'Afrique passe une partie importante de sa vie sur terre en Afrique australe, gloussant bruyamment et absorbant presque tout ce qui bouge. Elle n'utilise le vol qu'en cas de danger extrême.

À cet égard, la grande outarde africaine n'est pas différente des ptérosaures encore plus grands - les reptiles volants de l'ère mésozoïque.

13. Le plus grand représentant des protistes (plus de 45 m de long)

Beaucoup de gens croient à tort qu'il n'y a que quatre catégories de vie - les bactéries, les plantes, les champignons et les animaux - mais n'oubliez pas les organismes eucaryotes primitifs tels que les chromistes. Vous serez probablement surpris par le fait que toutes les algues sont des protistes. Le plus grand représentant des protistes est Macrocystis pyrifera- un type d'algue brune de la famille du varech, pouvant atteindre plus de 45 m de long, offrant un refuge à de nombreux organismes marins.

14. Le plus grand oiseau non volant (jusqu'à 270 cm de hauteur et pesant jusqu'à 156 kg)

Globalement, l'autruche n'est pas seulement le plus grand oiseau non volant, mais en général le plus grand oiseau vivant sur Terre aujourd'hui. La hauteur maximale enregistrée d'une autruche est de 2,7 m et sa masse est de 156 kg. Cela peut sembler incroyable, mais relativement récemment (il y a environ 200 à 300 ans) sur l'île de Madagascar, il y avait une espèce d'oiseau - l'epyornis de Madagascar, en comparaison avec laquelle l'autruche ressemblerait à un poulet. Ces oiseaux pouvaient atteindre 3 à 5 m de hauteur et jusqu'à 500 kg de poids, ce qui est comparable à la taille des oiseaux du genre Dromornis qui vivaient sur la planète à la fin du Miocène.

15. Le plus gros serpent (poids - 97,5 kg)

Par rapport aux autres organismes de cette liste, la classification des serpents par taille est beaucoup plus difficile. Même les naturalistes professionnels ont tendance à surestimer la taille des serpents qu'ils ont observés dans la nature, car il est pratiquement impossible de transporter de gros spécimens pour une étude détaillée. Cela étant dit, la plupart des scientifiques s'accordent à dire que l'anaconda est le plus gros serpent de la planète. Le plus gros des anacondas capturés mesurait 521 cm de long et pesait 97,5 kg.

16. Le plus grand représentant des mollusques bivalves (plus de 200 kg)

Le tridacna géant est la plus grande espèce de la classe des mollusques bivalves, que l'on trouve dans les eaux des océans Pacifique et Indien. La masse maximale du tridacnana géant est de plus de 200 kg, et la longueur de la coquille peut dépasser 1 m.Malgré sa redoutable réputation, le mollusque géant ne ferme sa coquille qu'en cas de danger, et sa taille n'est pas suffisante pour avaler un adulte.

17. La plus grosse tortue (poids supérieur à 500 kg)

La tortue luth est une grande espèce de tortues marines qui vit sous les latitudes tropicales. Ces tortues sont remarquablement différentes de leurs proches. La carapace de la tortue luth est constituée de petites plaques osseuses et n'est pas attachée au squelette comme chez les autres espèces. En plus de la structure du corps, trait distinctif tortues luth est leur taille gigantesque - masse adulte peut dépasser 500 kg.

18. Le plus gros reptile (poids jusqu'à 1000 kg)

Selon les normes des dinosaures, lorsque le plus gros reptile pesait 100 tonnes, le crocodile salé n'est qu'un petit lézard. Néanmoins, dans le monde des reptiles modernes, ces crocodiles sont de véritables géants. La longueur du corps d'un crocodile salé adulte varie de 3,5 à 6 m et son poids est de 200 à 1000 kg.

19. Le plus gros poisson (poids maximum 2235 kg)

L'apparence particulière du poisson-lune commun en fait l'un des habitants les plus étranges de l'océan. Mais ces poissons sont connus non seulement pour leur apparence excentrique, mais aussi pour leur taille gigantesque. Le record des spécimens capturés du poisson-lune commun, il avait une longueur de 4,26 m et une masse de 2235 kg.

20. Le plus gros mammifère terrestre (poids moyen 5 tonnes)

Un mammifère du genre éléphants d'Afrique, et aussi le plus grand animal terrestre. Le poids moyen d'une femelle est de 3 tonnes et celui d'un mâle de 6. Un éléphant de brousse adulte est capable de manger environ 200 kg de végétation et de boire jusqu'à 200 litres d'eau par jour.

21. Le plus grand requin (plus de 12 m de long)

Curieusement, mais les plus gros animaux des océans se nourrissent généralement d'organismes microscopiques. Comme le rorqual bleu (voir point suivant), le régime alimentaire du requin-baleine se compose principalement de plancton, de petits calmars et de poissons. Quant à la taille du requin baleine, il n'est pas possible de donner des chiffres exacts. Diverses sources affirment que des individus géants de plus de 20 m de long et pesant jusqu'à 40 tonnes ont été capturés. Étant donné la tendance de nombreux pêcheurs à exagérer, on ne peut pas être sûr à 100% de ces données. Apparemment, les dimensions les plus réelles du requin baleine sont de 12 à 14 m de long.

22. Le plus gros animal marin (200 tonnes)

En effet, le rorqual bleu n'est pas seulement le plus gros animal marin, mais très probablement le plus gros animal de l'histoire de la vie sur Terre, les dinosaures ou autres reptiles pesant 200 tonnes ne sont pas encore connus de la science. point), Le rorqual bleu se nourrit de plancton microscopique, filtrant d'innombrables gallons d'eau de mer à travers les plaques denses des os de baleine. Les naturalistes estiment qu'un rorqual bleu adulte consomme 3 à 4 tonnes de krill par jour.

23. Le plus gros champignon (600 tonnes)

Peut-être que, selon votre compréhension, le plus gros champignon a une tige aussi épaisse qu'un pilier et un chapeau de la taille du toit d'une maison, mais en réalité tout semble différent. Le champignon est un détenteur de record, ou plutôt une colonie de champignons, qui a un mycélium commun et fonctionne comme un seul organisme, est situé dans les forêts de l'Oregon, aux États-Unis et appartient au genre champignon du miel. La colonie couvre une superficie de 2000 acres et a une masse totale d'environ 600. L'âge du champignon géant, selon les botanistes, est de plus de 2400 ans.

24. Le plus grand arbre unique (environ 1000 t)

Le séquoia géant est un arbre vraiment gigantesque. La hauteur du tronc d'un séquoia géant atteint 100 m, avec un diamètre de 10-12 m, et la masse estimée des plus grands arbres est d'environ 1000. Ils font également partie des organismes les plus anciens de la planète, les anneaux de un arbre dans le nord-ouest des États-Unis indiquait un âge de 3 500 ans.

25. La plus grande colonie d'arbres (6000 tonnes)

Comme la colonie de champignons (voir # 23), la plus grande colonie de peuplier tremble "Pando", située dans l'Utah, aux États-Unis, a un système racinaire commun et les mêmes gènes. En termes simples, tous les arbres d'une colonie sont des clones qui descendent d'un ancêtre commun il y a environ 80 000 ans. Malheureusement, à l'heure actuelle, Pando est en mauvais état, mourant lentement de la sécheresse, des maladies et des infestations d'insectes. Les botanistes tentent désespérément de résoudre le problème, alors j'espère que cette colonie pourra prospérer pendant au moins 80 000 ans de plus.

Malgré le fait que la plupart des gens mangent des œufs très évidents d'oiseaux et de poissons presque quotidiennement, alors que les mots "organisme unicellulaire" ne peuvent être vus qu'à travers un microscope. En effet, l'écrasante majorité des créatures unicellulaires ne dépasse pas les dimensions du centième de millimètre, et cela s'explique par un certain nombre de facteurs. Il est plus difficile pour les grandes cellules vivantes de maintenir l'intégrité de la structure, il est plus difficile de transporter les aliments et les déchets à l'intérieur du corps, de plus, une croissance impressionnante nécessite une bonne quantité d'énergie, ce qui est désavantageux sur le plan de l'évolution.

Mais le monde microbien est riche en espèces, anciennes et diverses, et donc pleine d'exceptions à la règle. Et certains organismes, auxquels le préfixe "micro-" collerait, malgré le bénéfice évolutif, n'y parviennent pas du tout. Ce qui, naturellement, ravit et fascine.

trompette ciliée

Cette créature d'eau douce ressemble au tuyau d'un ancien gramophone et peut mesurer jusqu'à 2 mm de long, de sorte que la trompette ciliée peut être étudiée sans instruments. Les plus simples du genre Stentor sont bien connus des amateurs de microbes. Deux millimètres ne semblent pas très longs, mais beaucoup d'enfants multicellulaires de la nature occupent beaucoup moins de place dans leur habitat et sur les lames de verre.

La trompette ciliée fait un colosse dans le monde du menu fretin par son anatomie. Contrairement aux eucaryotes ordinaires, Stentor ne contient pas un, mais plusieurs noyaux. Cela lui permet de travailler plus facilement au quotidien pour rester de bonne humeur. Dans le cas de ce cilié, de nombreux petits noyaux sont responsables de la reproduction, et le gros noyau - le macronoyau - s'occupe de tout le reste, jouant le rôle d'une sorte de centre cérébral.

Le corps du trompettiste est recouvert de cils de différentes longueurs. Leurs mouvements amicaux permettent aux ciliés de nager. Ces colosses du microcosme se nourrissent, par exemple, de limon. La fonction de bouche est assurée par l'extrémité étroite du "tuyau". Dans le même temps, certaines bactéries, de petits protozoaires et même de minuscules multicellulaires malchanceux, pénètrent dans la nourriture.

Tonnerre des Bahamas

Une fois, des scientifiques de l'Université du Texas sont allés au fond de la mer près des Bahamas et y ont trouvé, dans les profondeurs sombres, des dizaines d'objets sphériques inhabituels de la taille d'un raisin. Ces objets semblaient immobiles, mais ils ont clairement laissé des traces de pas dans le sable jusqu'à un demi-mètre de long. Au début, les experts ont pensé à des mollusques inconnus ou même à des excréments étranges. La vérité était stupéfaite, car les mystérieux tas se sont avérés être des protozoaires sphériques d'un diamètre allant jusqu'à 3 centimètres. Qui a roulé le long des fonds marins dans une eau à température quasi nulle.

La foudre des Bahamas est un organisme semblable à une amibe avec une coquille molle et poreuse. Les pseudopodes sont poussés dans les trous, à l'aide desquels le tonnerre se déplace le long du fond, se nourrissant de la matière organique rencontrée en cours de route.

La découverte de cette créature a changé certains points de vue sur l'évolution des êtres vivants, car on croyait auparavant que les animaux multicellulaires à symétrie bilatérale étaient les premiers à ramper dans l'Antiquité précambrienne. Et les empreintes laissées par le tonnerre sont très similaires aux anciennes empreintes fossilisées, vieilles de près de 2 milliards d'années.

Malheureusement, on sait peu de choses sur ces boules cytoplasmiques car il est très difficile d'apporter des éclairs vivants au laboratoire. Malgré leurs coquilles, les protozoaires sont très fragiles et vulnérables. Les scientifiques disent qu'ils sont beaucoup plus doux que les raisins, auxquels ces géants microbiens sont quelque peu similaires.

acétabulaire

Connu sous le nom de "gobelet de sirène", Acetabularia est un genre unique d'algues vertes de forme similaire aux champignons de cap. Ces plantes des eaux peu profondes des mers tropicales mesurent jusqu'à 10 cm de long et poussent généralement en groupes, attachant leurs pattes aux pierres du fond et exhibant leurs chapeaux vert clair.

Habituellement, les grandes créatures unicellulaires ont plus d'un noyau, ce qui ne peut pas être dit à propos de l'étonnante acétabulaire, qui passe la majeure partie de sa vie avec un seul réceptacle géant d'ADN situé à la base de sa "tige". Ce n'est qu'à l'heure de la reproduction que des noyaux supplémentaires se forment et migrent vers le sommet de l'algue, où ils se transforment en kystes ressemblant à des spores qui, après hivernage et transformation complexe, deviennent de jeunes acétabulaires. Le cycle de vie de ces coenocytes colossaux est d'environ trois ans.

Au cours d'expériences menées pour l'argent des nazis dans les années 30 et 40 par le scientifique allemand Joachim Hammerling, il a été découvert qu'après avoir transplanté le noyau d'une autre espèce d'acétabulaire dans une espèce, la plante d'origine commence à former un nouveau casquette, se transformant en un hybride inhabituel.

De plus, le "verre dans lequel boivent les sirènes" se régénère parfaitement, s'abîmant, ce qui rappelle beaucoup certaines espèces multicellulaires du monde de la flore et de la faune.

Valonia ventru

Certains appellent cette drôle de créature peu profonde "l'œil d'un marin", d'autres - juste "une bulle d'algue". Valonia ventru pousse facilement jusqu'à 4 cm de diamètre et même plus, un organisme est une cellule vivante avec de nombreux noyaux, le plus souvent isolé géographiquement et ressemble toujours à un caillou verdâtre poli. Parfois, à la surface de ce miracle marin unicellulaire, de petits « organismes multicellulaires » prennent racine.

Malgré l'étrangeté biologique et l'aspect exotique de l'algue, la walonie ventru n'est pas favorisée par les propriétaires de grands aquariums marins. Si la plante envahit accidentellement, elle va capturer tout le fond, il est terriblement difficile de s'en débarrasser. Presser ou déchirer cette mauvaise herbe tenace n'est pas le cas, car c'est par division cellulaire que la valonia ventru avec sa "collection" de noyaux se reproduit.

Cowlerpa yessolistny

Vous pourriez y penser comme s'il s'agissait d'une sorte de fougère, mais en substance, cette plante est beaucoup plus simple. Et bien plus décisif dans la croissance. Ce qu'un plongeur inexpérimenté ressemblera à des fourrés de flore sous-marine, en fait, se révélera être une ou seulement quelques cellules vivantes, "déguisées" en buissons multicellulaires complexes. Ces créatures primitives sont appelées "caulerpa taxifolia", ou simplement caulerpa-herringbone, une étonnante tige rampante de yessol. Une cellule de cette algue verte, avec ses innombrables réserves d'ADN, peut très rapidement s'étendre sur près de trois mètres de largeur, ce qui arrive régulièrement en mer Méditerranée, détruisant l'écologie saine des profondeurs. Pour cela, la caulerpa à chevrons est reconnue comme une mauvaise herbe particulièrement vicieuse. En Californie, ce « microbe géant » est généralement considéré comme une espèce illégale.

La variété méditerranéenne de cette caulerpe soliste, dont les cellules atteignent des tailles record, doit son statut de ravageur à l'homme. Il y a un demi-siècle, cette algue inhabituelle ne vivait pas du tout en Méditerranée. Mais dans les années 1970, un certain aquarium en Allemagne a commandé des échantillons de Caulerpa des tropiques, mais pas seulement pour la beauté et la facilité d'entretien. Des Allemands curieux ont soumis l'arbre de Noël à des brimades techniques. Le macrophyte a été irradié avec de la lumière ultraviolette et traité avec des mutagènes chimiques. Le résultat est un monstre unicellulaire qui se développe très rapidement et résiste aux basses températures. Des algues résistantes au froid et d'apparence attrayante ont été lâchées dans la Méditerranée en 1980 - l'un des aquariophiles amateurs de Monaco a fait de son mieux.

En quatre ans, l'inévitable s'est produit. Après avoir fui l'aquarium, la Caulerpa mutée occupa triomphalement les eaux côtières de la Méditerranée. Contrairement à son homologue naturel, la cellule mutante s'est avérée non seulement agressive, mais aussi résistante à la pollution. De plus, il peut se régénérer à partir d'une pièce d'un centimètre seulement. Et toxique. Les tentatives pour nettoyer l'eau peu profonde de la station balnéaire des fourrés de caulerpa ont échoué.

Ainsi, à la fin du 20e siècle, le surnom d'« algues tueuses » a été attribué à l'organisme unicellulaire « caulerpa taxifolia ». La plante fait partie des cent espèces envahissantes les plus dangereuses, dont arrêter la propagation est le devoir sacré de tout terrien attentionné.

Amibe Chaos

Imaginez une amibe d'un manuel scolaire. Augmentez-le à la taille d'une graine de sésame. Vous aurez une créature Chaos carolinensis. Étant donné que ces protozoaires changent constamment de forme, les champions du chaos peuvent s'étirer jusqu'à 5 mm de long. De tels organismes unicellulaires en surpoids peuvent être mortellement blessés simplement en les recouvrant d'une lame de microscope.

Malgré sa taille impressionnante, Chaos carolinensis se comporte de la même manière que ses parents microscopiques, porteurs de pseudopodes. Avec l'aide de pseudopodes, le chaos se déplace, ils attrapent également de la nourriture. Ensuite, la nourriture dans les vacuoles est digérée vivante et les débris sont jetés hors de la cage. L'énorme amibe se nourrit de microbes d'autres espèces, ainsi que de petits animaux comme les cladocères. Chaos mangera presque sans arrêt jusqu'à ce qu'il soit prêt à se reproduire.

Comme ses voisins sur la liste des géants du monde microbien, le chaos unicellulaire a de nombreux centres de contrôle, simplement parce qu'un noyau ne peut pas contrôler une cellule aussi massive. Selon sa taille, Chaos carolinensis peut avoir jusqu'à 1000 noyaux.

Spirostomum

Infusoria spirostomum peut être trouvé et observé dans les eaux douces et salées. Et confondu avec un petit ver. Le corps allongé du spirostomum atteint une longueur de 4 millimètres. Ce n'est qu'en regardant à travers l'oculaire du microscope qu'il devient clair que cette créature mobile est une grande et très longue cellule, recouverte d'une dense forêt de cils.

Spirostomum est le champion du monde des microbes dans la capacité de modifier le volume corporel. Lorsqu'il est dérangé, le cilié peut rétrécir de 75 % en moins de 1/200 seconde - plus rapidement que n'importe quelle autre cellule vivante.

Contrairement aux ciliés-trompettistes gloutons, le spirostomum ne mange pas de créatures multicellulaires, mais uniquement avec des bactéries. Les géants se reproduisent par simple division et n'aiment pas beaucoup s'il y en a dans l'eau métaux lourds ce qui fait de ces ciliés l'ami des écologistes.

Syringamine fragile

Un autre candidat utile pour le titre de la plus grande créature unicellulaire sur Terre est un "monstre" fragile de la classe des xénophiophores. Cette classe d'organismes "portant des corps étrangers" comprend de nombreux habitants du fond de l'océan, des caillots de cytoplasme, se construisant de fragiles "maisons" en osier dans la nuit éternelle à partir des restes d'autres créatures, par exemple des éponges ou des radiolaires. Les cellules xénophyophores fabriquent elles-mêmes la colle du bâtiment, selon des commandes provenant chimiquement de nombreux noyaux qui flottent dans des caillots massifs de cytoplasme. Le plus gros de ces caillots atteint 20 centimètres, facilement colonisé par les vers et porte le nom d'espèce Syringammina fragilissima.

Malheureusement, la vie et la biologie de Syringammina (« flûte de sable de Pan » en traduction) sont encore mal comprises. Les scientifiques soupçonnent que cette bactérie unicellulaire se nourrit, mais personne n'a vu à quoi ressemble le processus lui-même. On pense que les microbes pour son régime alimentaire de syringammine se fragilisent à l'intérieur de lui-même. Le mécanisme de reproduction de ces rhizaires n'est pas non plus clair.

Des créatures fragiles des grands fonds ont été découvertes en 1882 par les Écossais, près de leurs côtes natales de la mer du Nord. Par la suite, la syringammine a également été trouvée sur le plateau de l'Afrique du Nord.

Leur nom est légion...

Parmi les géants unicellulaires terrestres, bien sûr, les moisissures visqueuses d'un mètre de long, habitants du bois mort, méritent une attention particulière. Qui au début et pendant longtemps ont été confondus avec des champignons.

Cependant, les moisissures visqueuses (en particulier le Fusarium à plusieurs têtes) se sont avérées non seulement plus primitives, mais aussi à certains égards beaucoup plus intelligentes que les champignons. Vous pouvez lire les conclusions intéressantes des scientifiques japonais à cet égard dans le matériel.

Tentatives de séquençage du génome d'une bactérie sulfureuse géante Achromatium oxaliferum a donné un résultat paradoxal : il s'est avéré que chaque cellule bactérienne contient non pas un, mais plusieurs génomes différents. Niveau de diversité génétique intracellulaire A. oxaliferum comparable à la diversité de la communauté bactérienne multispécifique. Apparemment, différents chromosomes se multiplient dans différentes parties du cytoplasme, divisés par de grandes inclusions de calcite en de nombreux compartiments (compartiments) mal communiquants. De nombreux éléments génétiques mobiles jouent un rôle important dans le maintien de la diversité génétique interne, facilitant le transfert de gènes d'un chromosome à l'autre. Les auteurs de la découverte suggèrent que la sélection naturelle dans cet organisme unique a lieu non pas tant au niveau des cellules qu'au niveau des compartiments individuels au sein d'une cellule géante.

1. Des bactéries mystérieuses

Bactérie sulfureuse géante Achromatium oxaliferum a été découvert au 19ème siècle, mais sa biologie est encore mystérieuse - en grande partie parce que l'achromatium ne peut pas être cultivé en laboratoire. Les cellules d'achromatium peuvent atteindre 0,125 mm de long, ce qui en fait la plus grosse bactérie d'eau douce (il y a encore plus de bactéries sulfureuses dans les mers, comme Thiomargarita, qui est décrit dans les nouvelles Les premiers embryons précambriens se sont avérés être des bactéries ? , "Éléments", 15.01.2007).

Achromatium oxaliferum vit dans les sédiments de fond des lacs d'eau douce, où il se trouve généralement à la frontière de l'oxygène et des zones anoxiques, mais il pénètre également dans les couches complètement anoxiques. D'autres variétés (ou espèces) d'achromatium vivent dans les sources minérales et dans les sédiments salins des marais littoraux.

L'achromatium reçoit de l'énergie due à l'oxydation de l'hydrogène sulfuré, d'abord en soufre (qui est stocké sous forme de granules dans le cytoplasme), puis en sulfates. Il est capable de fixer le carbone inorganique, mais il peut aussi assimiler des composés organiques. On ne sait pas s'il est capable de se contenter d'un métabolisme autotrophe ou s'il a besoin d'une alimentation organique.

Une caractéristique unique de l'achromatium est la présence dans ses cellules de nombreuses grandes inclusions de calcite colloïdale (Fig. 1). On ne sait pas exactement pourquoi les bactéries en ont besoin et quel rôle joue le carbonate de calcium dans son métabolisme, bien qu'il existe des hypothèses plausibles (V. Salman et al., 2015. Grandes bactéries sulfureuses accumulant de la calcite du genre Achromate dans le marais salé de Sippewissett).

Le cytoplasme de l'achromatium se blottit dans les interstices entre les granules de calcite, qui le divisent en fait en de nombreux compartiments communicants (compartiments). Bien que les compartiments ne soient pas complètement isolés, l'échange de matière entre eux est apparemment difficile, d'autant plus que les systèmes de transport intracellulaire actif sont beaucoup plus faibles chez les procaryotes que chez les eucaryotes.

Et maintenant, il s'est avéré que les granules de calcite ne sont pas la seule caractéristique unique de l'achromatium. Et même pas le plus frappant. Dans un article publié dans la revue Communication Nature, des biologistes allemands et britanniques ont rapporté des résultats paradoxaux de tentatives de lecture des génomes de cellules individuelles A. oxaliferum des sédiments du fond du lac Stechlin dans le nord-est de l'Allemagne. Ces résultats sont si inhabituels qu'il est difficile d'y croire, même s'il n'y a apparemment aucune raison de douter de leur fiabilité : le travail a été fait méthodologiquement très soigneusement.

2. Confirmation de polyploïdie

Bien que l'achromatium, comme déjà mentionné, appartienne aux bactéries non cultivées, cet inconvénient est en partie compensé par la taille des cellules géantes. Ils sont clairement visibles au microscope optique même à faible grossissement, et ils peuvent être prélevés manuellement à partir d'échantillons de sédiments (préalablement passés à travers un filtre pour éliminer les grosses particules). C'est ainsi que les auteurs ont collecté du matériel pour leurs recherches. Cellules A. oxaliferum recouvert d'une couverture organique, à la surface de laquelle une variété de cohabitants - de petites bactéries - pullulent. Les auteurs ont soigneusement lavé tout ce microbiote d'accompagnement des cellules sélectionnées afin de réduire la proportion d'ADN étranger dans les échantillons.

Pour commencer, les chercheurs ont coloré les cellules d'achromatium avec un colorant fluorescent spécial pour l'ADN afin de comprendre la quantité de matériel génétique dans la cellule et comment il est distribué. Il s'est avéré que les molécules d'ADN ne sont confinées à aucune partie du cytoplasme, mais forment de nombreux amas locaux (en moyenne, environ 200 par cellule) dans les espaces entre les granules de calcite (Fig. 1, b, d).

Considérant tout ce qui est connu à ce jour sur les grandes bactéries et leur organisation génétique, ce fait est déjà suffisant pour considérer qu'il est prouvé que A. oxaliferum est un polyploïde, c'est-à-dire que chacune de ses cellules contient non pas une, mais plusieurs copies du génome.

Cependant, avec le recul, il est déjà clair qu'une cellule procaryote aussi énorme ne pourrait pas se contenter d'une seule copie. Il ne suffirait tout simplement pas de fournir à la cellule entière les transcrits nécessaires à la synthèse des protéines.

À en juger par le fait que les amas d'ADN diffèrent par la luminosité de fluorescence, ces amas contiennent très probablement un nombre différent de chromosomes. Ici, il est nécessaire de faire une réserve que le génome entier d'une cellule procaryote est généralement placé sur un chromosome en anneau. Pour l'achromatium, cela n'a pas été prouvé, mais c'est très probable. Par conséquent, par souci de simplicité, les auteurs utilisent le terme "chromosome" comme synonyme du terme "une copie du génome", et nous ferons de même.

A ce stade, rien de sensationnel n'a encore été découvert. Fini le temps où tout le monde pensait que les procaryotes n'avaient toujours, ou presque toujours, qu'un seul chromosome en anneau dans chaque cellule. Aujourd'hui, de nombreuses espèces de bactéries polyploïdes et d'archées sont déjà connues (voir, "Elements", 14/06/2016).

3. Métagénome d'une communauté multispécifique - dans une cellule

Les miracles ont commencé lorsque les auteurs ont commencé à extraire l'ADN de cellules sélectionnées et lavées et au séquençage. A partir de 10 000 cellules, un métagénome a été obtenu (voir Métagénomique), c'est-à-dire de nombreux (environ 96 millions) de courts fragments aléatoires séquencés de chromosomes (reads) appartenant à différents individus et donnant collectivement une idée de la diversité génétique d'une population.

Les chercheurs ont ensuite procédé au séquençage de l'ADN de cellules individuelles. Premièrement, des fragments du gène de l'ARNr 16s ont été isolés de 27 cellules, par lesquelles il est habituel de classer les procaryotes et par lesquels la présence de l'un ou l'autre type de microbes dans l'échantillon analysé est généralement déterminée. Presque tous les fragments isolés appartenaient à l'achromatium (c'est-à-dire qu'ils coïncidaient approximativement avec les séquences d'ARNr 16s de l'achromatium déjà disponibles dans les bases de données génétiques). Il s'ensuit que l'ADN étudié n'était contaminé par le matériel génétique d'aucune bactérie étrangère.

Il s'est avéré que chaque cellule A. oxaliferum, contrairement à la grande majorité des autres procaryotes, contient non pas une, mais plusieurs variantes différentes (allèles) du gène de l'ARNr 16s. Il est difficile de déterminer le nombre exact de variantes, car de petites différences peuvent s'expliquer par des erreurs de séquençage, et si seuls des fragments très différents sont considérés comme "différents", alors la question se pose, combien ils devraient être très différents. En utilisant les critères les plus stricts, il s'est avéré que chaque cellule contient environ 4 à 8 allèles différents du gène de l'ARNr 16s, et c'est l'estimation minimale, mais en réalité il y en a probablement plus. Cela contraste fortement avec la situation typique des autres procaryotes polyploïdes, qui, en règle générale, ont la même variante de ce gène sur tous les chromosomes d'une cellule.

De plus, il s'est avéré que les allèles du gène de l'ARNr 16s présents dans la même cellule A. oxaliferum, forment souvent des branches très éloignées les unes des autres sur l'arbre généalogique commun de toutes les variantes de ce gène trouvées (antérieurement et maintenant) dans A. oxaliferum. En d'autres termes, les allèles d'ARNr 16s d'une cellule ne sont pas plus liés les uns aux autres que les allèles pris au hasard dans différentes cellules.

Enfin, les auteurs ont effectué le séquençage total de l'ADN à partir de six cellules individuelles. Pour chaque cellule, environ 12 millions de fragments aléatoires ont été lus - lus. Dans une situation normale, cela serait plus que suffisant pour utiliser des programmes informatiques spéciaux pour collecter à partir des lectures, en utilisant leurs parties qui se chevauchent, six génomes individuels de très haute qualité (c'est-à-dire lus avec une couverture très élevée, voir Couverture).

Mais ce n'était pas le cas : bien que presque toutes les lectures appartenaient sans aucun doute à l'achromatium (le mélange d'ADN étranger était négligeable), les fragments lus refusaient catégoriquement d'être assemblés en génomes. Une analyse plus poussée a clarifié la raison de l'échec : il s'est avéré que les fragments d'ADN isolés de chaque cellule, en fait, n'appartiennent pas à un, mais à de nombreux génomes assez différents. En fait, ce que les auteurs ont obtenu de chaque cellule individuelle n'est pas un génome, mais métagénome. De tels ensembles de lectures sont généralement obtenus en analysant non pas un organisme, mais une population entière, qui présente également un niveau élevé de diversité génétique.

Ce résultat a été validé de plusieurs manières indépendantes. En particulier, on connaît des dizaines de gènes qui sont presque toujours présents dans les génomes bactériens en une seule copie (gènes marqueurs à copie unique). Ces gènes marqueurs à copie unique sont largement utilisés en bioinformatique pour vérifier la qualité de l'assemblage du génome, estimer le nombre d'espèces dans les sondes métagénomiques et d'autres tâches similaires. Ainsi, dans les génomes (ou « métagénomes ») de cellules individuelles A. oxaliferum la plupart de ces gènes sont présents en plusieurs copies distinctes. Comme dans le cas de l'ARNr 16s, les allèles de ces gènes à copie unique situés dans la même cellule, en règle générale, ne sont pas plus liés les uns aux autres que les allèles de cellules différentes. Le niveau de diversité génétique intracellulaire s'est avéré comparable au niveau de diversité de l'ensemble de la population, estimé à partir du métagénome de 10 000 cellules.

La métagénomique moderne dispose déjà de méthodes permettant d'isoler des fragments appartenant très probablement au même génome de la multitude de fragments hétérogènes d'ADN présents dans un échantillon. S'il y a suffisamment de tels fragments, alors une partie importante du génome et même le génome complet peuvent être assemblés à partir d'eux. C'est ainsi qu'un nouveau supertype d'Archaea, Asgardarhea, a été récemment découvert et caractérisé en détail (voir. Un nouveau supertype d'Archaea est décrit, auquel appartiennent les ancêtres des eucaryotes, "Elements", 16/01/2017). Les auteurs ont appliqué ces méthodes aux « métagénomes » de cellules individuelles. A. oxaliferum. Cela a permis d'identifier dans chaque « métagénome » 3 à 5 ensembles de fragments génétiques, correspondant très probablement à des génomes circulaires individuels (chromosomes). Ou plutôt, chacun de ces ensembles correspond à tout un groupe de génomes similaires. Le nombre de génomes différents dans chaque cellule A. oxaliferum probablement plus de 3-5.

Le niveau de différence entre les génomes présents dans la même cellule A. oxaliferum, correspond à peu près à l'interespèce: les bactéries avec un tel niveau de différences appartiennent généralement à différentes espèces du même genre. En d'autres termes, la diversité génétique présente dans chaque cellule A. oxaliferum, comparable non pas à une population, mais à une communauté multispécifique. Si l'ADN d'une seule cellule d'achromatium était analysé par les méthodes modernes de métagénomique « à l'aveugle », sans savoir que tout cet ADN provient d'une seule cellule, alors l'analyse montrerait sans équivoque que plusieurs types de bactéries sont présentes dans l'échantillon.

4. Transfert de gènes intracellulaires

Alors ayez A. oxaliferum découvert un type d'organisation génétique fondamentalement nouveau et carrément inédit. Sans aucun doute, la découverte soulève beaucoup de questions, et tout d'abord la question "comment cela peut-il même être ?!"

Nous n'envisagerons pas l'option la plus inintéressante, à savoir que tout cela est le résultat d'erreurs grossières commises par les chercheurs. Si c'est le cas, nous le saurons bientôt : Communication Nature- la revue est sérieuse, d'autres équipes voudront répéter l'étude, il est donc peu probable qu'une réfutation tarde à venir. Il est beaucoup plus intéressant de discuter de la situation en supposant que la recherche a été menée de manière approfondie et que le résultat est fiable.

Dans ce cas, vous devez d'abord chercher les raisons de ce qui a été trouvé dans A. oxaliferum diversité génétique intracellulaire sans précédent : comment elle se forme, pourquoi elle se conserve et comment le microbe lui-même parvient à survivre. Toutes ces questions sont très difficiles.

Chez tous les autres procaryotes polyploïdes étudiés à ce jour (y compris les archées aimant le sel, connues des lecteurs de "Elements" Haloferax volcanii) toutes les copies du génome présentes dans la cellule, quel que soit leur nombre, sont très similaires les unes aux autres. Rien de tel que la diversité intracellulaire colossale trouvée dans A. oxaliferum, ils ne sont pas observés. Et ce n'est en aucun cas un accident. La polyploïdie offre de nombreux avantages aux procaryotes, mais elle contribue à l'accumulation incontrôlée de mutations délétères récessives, qui, bien entendu, peuvent conduire à l'extinction (pour plus de détails, voir l'actualité Polyploïdie des ancêtres eucaryotes - la clé pour comprendre l'origine de la mitose et la méiose, "Elements", 14/06/2016).

Pour éviter l'accumulation d'une charge mutationnelle, les procaryotes polyploïdes (et même les plastes polyploïdes des plantes) utilisent activement la conversion génique - une variante asymétrique de la recombinaison homologue, dans laquelle deux allèles ne changent pas de place, passant de chromosome en chromosome, comme dans le croisement , et l'un des allèles est remplacé par un autre. Cela conduit à l'unification des chromosomes. En raison d'une conversion génique intensive, les mutations nuisibles sont soit rapidement « effacées » par la version non contaminée du gène, soit deviennent homozygotes, se manifestent dans un phénotype et rejetées par sélection.

Ont A. oxaliferum la conversion génique et l'unification des chromosomes, très probablement, se produisent également, mais pas à l'échelle de la cellule entière, mais au niveau des "compartiments" individuels - les espaces entre les granules de calcite. Par conséquent, dans différentes parties de la cellule s'accumulent différentes variantes génome. Les auteurs ont testé cela en colorant sélectivement différentes variantes alléliques du gène de l'ARNr 16s (voir Fluorescent in situ hybridation). Il s'est avéré que la concentration de différentes variantes alléliques diffère vraiment dans différentes parties de la cellule.

Cependant, cela n'est toujours pas suffisant pour expliquer le plus haut niveau de diversité génétique intracellulaire trouvé dans A. oxaliferum... Les auteurs voient sa raison principale dans les taux élevés de mutagenèse et de réarrangements génomiques intracellulaires. La comparaison de fragments de chromosomes d'une même cellule a montré que ces chromosomes, apparemment, vivent une vie très orageuse: ils mutent, réarrangent et échangent constamment des sections. Ont A. oxaliferum du lac Stechlin, le nombre d'éléments génétiques mobiles est fortement augmenté par rapport à d'autres bactéries (y compris avec les plus proches parents - les achromatiums des marais salants, dans lesquels le niveau de diversité intracellulaire, à en juger par les données préliminaires, est beaucoup plus faible). L'activité des éléments mobiles contribue à de fréquents réarrangements génomiques et au transfert de sections d'ADN d'un chromosome à un autre. Les auteurs ont même inventé un terme spécial pour cela : le transfert de gène intracellulaire (iGT), par analogie avec tous les transferts de gène horizontaux (HGT) connus.

L'une des preuves les plus claires de réarrangements fréquents dans les chromosomes A. oxaliferum- un ordre différent des gènes dans différentes versions du génome, y compris au sein d'une même cellule. Même dans certains opérons conservateurs (changeant rarement au cours de l'évolution), des gènes individuels sont parfois situés dans des séquences différentes sur des chromosomes différents au sein de la même cellule.

La figure 2 montre schématiquement les principaux mécanismes qui, selon les auteurs, créent et maintiennent un niveau élevé de diversité génétique intracellulaire dans A. oxaliferum.

5. Sélection intracellulaire

Des réarrangements fréquents, des transferts de gènes intracellulaires, un taux élevé de mutagenèse - même si tout cela peut au moins expliquer la grande diversité génétique intracellulaire (et je pense que non, nous en reparlerons plus loin), on ne sait pas comment l'achromatium s'arrange dans un tel conditions pour rester viable. Après tout, la grande majorité des mutations et des réarrangements non neutres (affectant la condition physique) devraient être nocifs ! Les procaryotes polyploïdes ont déjà une tendance accrue à accumuler une charge mutationnelle, et si nous permettons également des taux de mutagenèse très élevés, il devient complètement incompréhensible comment une créature telle que l'achromatium peut exister.

Et ici, les auteurs avancent une hypothèse vraiment innovante. Ils suggèrent que la sélection naturelle dans l'achromatium n'agit pas tant au niveau des cellules entières qu'au niveau des compartiments individuels - des lacunes communiquant mal entre les granules de calcite, dans chacune desquelles, probablement, ses propres variantes du génome se multiplient.

À première vue, l'hypothèse peut sembler farfelue. Mais si vous y réfléchissez, pourquoi pas ? Pour ce faire, il suffit de supposer que chaque chromosome (ou chaque groupe local de chromosomes similaires) a un "rayon d'action" limité, c'est-à-dire que les protéines codées dans ce chromosome sont synthétisées et agissent principalement dans son voisinage immédiat, et pas uniformément répartie dans toute la cellule. Très probablement, il en est ainsi. Dans ce cas, les compartiments où se trouvent les chromosomes les plus réussis (contenant un minimum de mutations nuisibles et un maximum de mutations utiles) répliqueront leurs chromosomes plus rapidement, il y en aura plus, ils commenceront à se propager à l'intérieur de la cellule, déplaçant progressivement les copies moins réussies. du génome des compartiments voisins. En principe, on peut imaginer une telle chose.

6. La diversité génétique intracellulaire nécessite des explications supplémentaires

L'idée d'une sélection intracellulaire intensive des génomes, répondant à une question (pourquoi l'achromatium ne meurt pas à un taux de mutagenèse aussi élevé), crée immédiatement un autre problème. Le fait est que grâce à cette sélection, les copies plus réussies (à réplication plus rapide) du génome devraient déplacer les copies moins réussies à l'intérieur de la cellule, inévitablement réduire en même temps la diversité génétique intracellulaire. Celui que nous voulions expliquer dès le début.

De plus, il est évident que la diversité génétique intracellulaire devrait fortement diminuer à chaque division cellulaire. Différents chromosomes se trouvent dans différents compartiments, par conséquent, pendant la division, chaque cellule fille ne recevra pas toutes, mais seulement certaines des variantes du génome disponibles dans la cellule mère. Ceci peut être vu même dans la Fig. 2.

La sélection intracellulaire et la compartimentation du génome sont deux mécanismes puissants qui devraient réduire la diversité intrinsèque si rapidement qu'aucun taux de mutagenèse concevable (compatible avec la vie) ne peut la contrer. Ainsi, la diversité génétique intracellulaire reste inexpliquée.

Discutant des résultats obtenus, les auteurs se réfèrent à plusieurs reprises à notre travail, qui est décrit dans les nouvelles.La polyploïdie des ancêtres eucaryotes est la clé pour comprendre l'origine de la mitose et de la méiose. En particulier, ils mentionnent qu'il est très bénéfique pour les procaryotes polyploïdes d'échanger du matériel génétique avec d'autres cellules. Cependant, ils pensent que les échanges génétiques intercellulaires ne jouent pas un grand rôle dans la vie de l'achromatium. Ceci est justifié par le fait que bien que des gènes d'absorption de l'ADN de l'environnement extérieur (transformation, voir Transformation) se trouvent dans le métagénome de l'achromatium, il n'y a pas de gènes de conjugaison (voir Conjugaison bactérienne).

À mon avis, l'architecture génétique de l'achromatium n'indique pas une conjugaison, mais des façons plus radicales de mélanger le matériel génétique de différents individus, comme l'échange de chromosomes entiers et la fusion cellulaire. A en juger par les données obtenues, d'un point de vue génétique, la cellule A. oxaliferum est quelque chose comme un plasmodium ou un syncytium procaryote, comme ceux qui se forment à la suite de la fusion de nombreuses cellules génétiquement différentes dans des moisissures visqueuses. Rappelons que l'achromatium est une bactérie non cultivée, il est donc possible que certains éléments de son cycle de vie (comme la fusion cellulaire périodique) aient pu échapper à l'attention des microbiologistes.

En faveur du fait que la diversité génétique intracellulaire de l'achromatium se forme ne pas intracellulaire, est mis en évidence par l'un des principaux faits découverts par les auteurs, à savoir que les allèles de nombreux gènes situés dans la même cellule forment des branches éloignées les unes des autres sur l'arbre phylogénétique. Si toute la diversité intracellulaire des allèles était formée à l'intérieur de cellules à multiplication clonale qui ne changent pas de gènes les unes avec les autres, alors on s'attendrait à ce que les allèles d'une cellule soient plus liés les uns aux autres que les allèles de différentes cellules. Mais les auteurs ont montré de manière convaincante que ce n'est pas le cas. En général, je parierais qu'il y a une fusion cellulaire dans le cycle de vie de l'achromatium. Cela semble être l'explication la plus économique et plausible de la diversité génétique intracellulaire colossale.

Dans la dernière partie de l'article, les auteurs suggèrent que l'architecture génétique de l'achromatium pourrait éclairer l'origine des eucaryotes. Ils l'ont dit ainsi : " Incidemment, Markov et Kaznacheev ont suggéré que, comme l'achromatium du lac Stechlin, les cellules proto-eucaryotes pourraient subir une mutation rapide, diversifiant leurs chromosomes, bactéries polyploïdes / archées". Tout à fait exact, mais nous avons également montré qu'une telle créature n'aurait pas pu survivre sans un échange génétique inter-organisme intense. Espérons que d'autres recherches permettront de faire la lumière sur les mystères non résolus restants de l'achromatium.