Гігантські бактерії здатні порушити закони природи – вчені

Вчені з Каліфорнійського технологічного інституту визначили максимальні і мінімальні розміри, яких можуть досягати бактерії. Верхню межу вчені назвали "рибосомною катастрофою", оскільки дуже великі клітини потребують неймовірній кількості РНК і рибосом, але деяким бактеріям вдалося його подолати. Результати досліджень вчених були опубліковані в The ISME Journal.

Розміри бактерій можуть варіюватися в межах декількох порядків. Наприклад, Mycoplasma mycoides можуть досягати 0,1 мікрометра, а розмір Thiomargarita namibiensis становить 750 мікрометрів. Пропорційно з кубом розмірів бактерії зростає і її обсяг. Це означає прискорення обміну речовин, що дає бактеріям перевагу в швидкості росту і розмноження. Разом з тим, існують межі розмірів, подолати які бактерії не можуть.

У рамках дослідження вчені провели комп'ютерне моделювання, яке допомогло визначити, як змінюються метаболізм і склад клітин із збільшенням їхніх розмірів. Для цього біологи оцінили, скільки внутрішньоклітинного простору потрібно для функціонування всіх важливих компонентів: ДНК, РНК, білків та рибосом. За підрахунками дослідників бактерія з об'ємом клітини менше 10^-21 метрів в кубі не зможе існувати, оскільки в ній не помістяться такі біополімери, як ДНК і білки. Мінімальний розмір також обмежують клітинні оболонки.

Теоретичний мінімальний обсяг всього на три порядки відрізняється від розмірів найменших з відомих бактерій. Збільшення ж розмірів клітини вимагає більшої кількості клітинних компонентів. В результаті це призводить до так званої "рибосомной катастрофи", коли розміри клітини вимагають нескінченних кількостей рибосом, транспортної РНК та інформаційної РНК. За оцінками вчених, це відбувається при обсязі в 10^-15 метрів в кубі.

Розміри Thiomargarita namibiensis набагато перевищують цю верхню межу. При цьому, навіть якщо з неї вилучити досить велику вакуоль, її розміри все одно будуть на порядок перевищувати максимально можливі. Вчені вважають, що цьому сприяють умови середовища, які сприяють повільному розвитку і росту бактерій.

Раніше повідомлялося про те, що бактерії навчилися протистояти антибіотикам "останньої надії". Це означає, що незабаром можлива поява бактерій, стійких до всіх відомих типів ліків, і такі гени стійкості вже помічені у бактерій, які вражають людей.