Гигантские бактерии способны нарушить законы природы – ученые

Ученые из Калифорнийского технологического института определили максимальные и минимальные размеры, которых могут достигать бактерии. Верхний предел ученые назвали "рибосомной катастрофой", поскольку очень большие клетки нуждаются в невероятном количестве РНК и рибосом, но некоторым бактериям удалось его преодолеть. Результаты исследований ученых были опубликованы в The ISME Journal.

Размеры бактерий могут варьироваться в пределах нескольких порядков. Например, Mycoplasma mycoides могут достигать 0,1 микрометра, а размер Thiomargarita namibiensis составляет 750 микрометров. Пропорционально с кубом размеров бактерии возрастает и ее объем. Это означает ускорение обмена веществ, что дает бактериям преимущество в скорости роста и размножении. Вместе с тем, существуют пределы размеров, преодолеть которые бактерии не могут.

В рамках исследования ученые провели компьютерное моделирование, которое помогло определить, как изменяются метаболизм и состав клеток с увеличением их размеров. Для этого биологи оценили, сколько внутриклеточного пространства требуется для функционирования всех важных компонентов: ДНК, РНК, белков и рибосом. По подсчетам исследователей бактерия с объемом клетки меньше 10^-21 метров в кубе не сможет существовать, поскольку в ней не поместятся такие биополимеры, как ДНК и белки. Минимальный размер также ограничивают клеточные оболочки.

Теоретический минимальный объем всего на три порядка отличается от размеров наименьших из известных бактерий. Увеличение же размеров клетки требует большего количества клеточных компонентов. В результате это приводит к так называемой "рибосомной катастрофе", когда размеры клетки требуют бесконечных количеств рибосом, транспортной РНК и информационной РНК. По оценкам ученых, это происходит при объеме в 10^-15 метров в кубе.

Размеры Thiomargarita namibiensis намного превышают этот верхний предел. При этом, даже если из нее удалить довольно большую вакуоль, ее размеры все равно будут на порядок превышать максимально возможные. Ученые считают, что этому способствуют условия среды, которые благоволят медленному развитию и росту бактерий.

Ранее сообщалось о том, что бактерии приобрели устойчивость к антибиотикам "последней надежды". Это означает, что в скором времени возможно появление бактерий, стойких ко всем известным типам лекарств, и такие гены стойкости уже замечены у бактерий, которые поражают людей.