박테리아 크기의 상한 및 하한
미생물은 육안으로 볼 수 없거나 보이지 않는 작은 유기체를 말합니다. 그렇다면 미생물은 얼마나 크고 작을 수 있습니까? 이 기사를 읽을 때 이전 블로그 게시물을 참조할 수 있습니다. 지금까지 발견된 가장 큰 박테리아는 무엇입니까?
큰 원핵 세포
박테리아와 고세균은 직경 0.2μm에서 직경 700μm 이상까지 세포 크기가 다릅니다. 배양된 막대형 세균의 대부분은 폭이 0.5~4μm이고 길이가 15μm 미만이다. 물론 세포 길이가 600μm 이상인 Epulopiscium fishelsoni(Sticulus fischeri)와 같은 매우 큰 박테리아도 있습니다. C. fischeri는 Clostridium과 계통발생적으로 관련이 있습니다. 그것은 외과 의사의 장에 존재하며 게놈의 여러 복사본을 포함합니다. 그 이유는 게놈의 단일 사본이 더 이상 전사 및 번역에 대한 그러한 큰 박테리아의 요구를 충족시킬 수 없기 때문입니다.
가장 큰 알려진 박테리아는 육안으로 직접 볼 수 있는 직경이 약 750μm인 Thiomargarita(나미비아의 친황화 박테리아)입니다. 지금까지 사람들은 이 세포가 왜 그렇게 거대한지 이해하지 못합니다. Archaea는 위의 두 가지에 필적하는 변종을 발견하지 못했지만 발견되지 않았을 수 있습니다.
우리는 일반적으로 원핵 세포의 크기가 영양소를 운반하는 세포의 능력에 의해 제한된다고 믿습니다. 세포의 대사율은 세포 크기의 제곱에 반비례합니다. 매우 큰 세포의 경우 영양소 흡수는 결국 신진 대사를 제한하고 더 작은 세포와 경쟁하게 만듭니다. 단점에.
Thiomargarita 또는 Epulopiscium과 비교하여 전형적인 막대 모양의 박테리아(E. coli와 같은)의 평균 크기는 약 1-2 μm입니다. 대조적으로, 진핵 세포는 2μm만큼 작을 수 있고 많은 세포는 600μm보다 클 수 있습니다. 그러나 일반적으로 작은 진핵 세포는 일반적이지 않습니다.
작은 크기의 원핵 세포
세포가 작을수록 자연의 이점이 커지고 자연 선택이 경쟁적이므로 이론상 자연은 모두 극히 작은 박테리아입니다. 그러나 그렇지 않습니다.
자생하는 세포가 포함해야 하는 기본 성분(단백질, 핵산, 리보솜 등)을 계산하면 세포 직경의 하한은 약 0.15-0.2 μm입니다. 현재, 우리는 또한 일부 작은 원핵 세포를 성공적으로 얻었습니다. 예를 들어, 바닷물 1밀리리터당 약 105-106개의 원핵 세포가 있습니다. 이 세포는 직경이 0.2-0.4 μm인 매우 작은 경우가 많습니다. 그들은 약 0.2 μm의 직경을 갖는 지구의 깊은 층에서 발견되며 박테리아와 고세균 군을 통틀어 지칭합니다."초미세균".
흥미롭게도, 우리가 울트라미생물 박테리아의 게놈을 조사했을 때, 우리는 그들의 게놈에 많은 유전자가 부족하다는 것을 발견했습니다. 이러한 유전자의 산물 또는 기능은 다른 미생물 세포 또는 숙주 유기체에 의해 제공되어야 합니다. 따라서 성공적인 진화는 생화학 및 기타 밀접하게 연결된 파트너의 최소 요구 사항에 달려 있습니다.
비표면적, 성장 및 진화
세포의 경우 작은 크기가 많은 이점을 제공합니다. 작은 세포는 큰 비표면적을 가지고 있습니다. 특정 값은 구균과 간균이 표준 구형 및 원통형이라고 가정하고 면적/부피(S/V)를 계산할 수 있습니다. 세포의 S/V 비율은 성장률 및 진화를 포함하여 세포의 많은 특성을 제어합니다. 세포의 성장률은 환경과 영양소 및 폐기물을 교환하는 속도에 부분적으로 의존하기 때문에 작은 세포의 S/V 비율이 클수록 단위 세포 부피당 영양소 및 폐기물의 교환 속도가 빨라집니다. 따라서 자유롭게 자라는 작은 세포는 큰 세포보다 빨리 자라는 경향이 있습니다. 같은 양의 영양소를 사용하면 큰 세포보다 작은 세포가 더 많아지고 이는 차례로 세포 진화에 영향을 미칩니다.
세포 분열은 염색체의 복제를 동반하고, 복제 과정은 돌연변이를 동반합니다. 복제 수가 많을수록 세포 집단의 총 돌연변이 수가 많을수록 진화 가능성이 커지기 때문입니다. 원핵 세포는 매우 작고 반수체이기 때문에 큰 세포보다 빠르게 성장하고 진화합니다. 원핵 세포와 진핵 세포 사이의 크기와 염색체의 차이를 기반으로 박테리아와 고세균이 진핵 세포보다 환경에 더 잘 적응하는 이유를 이해할 수 있습니다.
