باکتری غول پیکری که با چشم غیر مسلح هم قابل مشاهده است، نوع متابولیسمی دارد که قبلاً دیده نشده بود

دانشمندان برای اولین بار ژنوم یک گونه مرموز از باکتری غول پیکر را که بدون میکروسکوپ قابل مشاهده است، توالی‌یابی یا سکانس کرده‌اند.

هدف از این بررسی دقیق چه بوده؟ زیر که آگاهی در مورد استراتژی‌های تولید مثل، مکانیسم‌های بقا و مکانیسم‌های متابولیک متمایز – مشابه میتوکندری – ممکن است روزی در توسعه فناوری‌های انرژی پایدار و افزایش کارایی در کشاورزی مفید واقع شود.

باکتری Epulopiscium به صورت همزیستی در روده ماهی به نام Naso tonganus در محیط‌های گرمسیری اقیانوسی زندگی می‌کند. تکته جالب حجم این  تک سلولی‌ها است که میلیون‌ها برابر اقوام شناخته‌شده‌شان، ای کولای E. coli است، به این معنی که می‌توان آن‌ها را با چشم غیر مسلح تشخیص داد.

استر آنگرت میکروبیولوژیست از دانشگاه کرنل در ایالات متحده می‌گوید: «این باکتری غول پیکر باورنکردنی از بسیاری جهات منحصر به فرد و جالب است. پیدا کردن پتانسیل ژنومی این ارگانیسم به نوعی ما را شگفت‌زده کرد.»

اولین عضو باکتری‌های Epulopiscium در سال ۱۹۸۵ کشف شد.

آنگرت و همکارانش در ایالات متحده، گونه‌ای را که مورد مطالعه قرار دادند Epulopiscium viviparus نام بردند: کلمه دوم به تولید مثلی اشاره دارد که منجر به تولد زنده می‌شود.

در حالی که باکتری‌ها معمولاً به نصف تقسیم می‌شوند تا دو باکتری جدید بسازند، E. viviparus می‌تواند تا ۱۲ کپی از خود در داخل سلول مادر بسازد.

چنین باکتری‌های غول‌پیکری که نمی‌توانند در آزمایشگاه رشد کنند، همچنان یکی از کنجکاوی‌های دنیای زیستی هستند. بنابراین، برای مطالعه E. viviparus، محققان مجبور شدند ماهی را که در آن زندگی می‌کند، گرفته و سلول‌ها را در سریع‌ترین زمان ممکن برای تعیین توالی DNA و آنالیز رونوشت جمع‌آوری کنند.

در کل اکثر باکتری‌ها یا با استفاده از اکسیژن تنفس می‌کنند یا از طریق تخمیر از محیط خود انرژی می‌گیرند که به طور کلی منجر به تولید انرژی کمتری می‌شود.

E. viviparus اتفاقاً یک تخمیرکننده است، اما با توجه به بزرگی و قدرت تولید مثل آن که نیاز به انرژی زیاد دارد، تخمیرکننده بودن آن شگفتی‌آور است.

به نظر می‌رسد که باکتری‌ها متابولیسم خود را با محیط روده ماهی که غنی از یون سدیم است، بهینه کرده‌اند. جریان یون‌های سدیم در غشای سلولی، یک «نیروی محرکه سدیم» قدرتمند برای تولید انرژی و چرخاندن زائده‌های مو مانند آن‌ها به نام تاژک برای حرکت ایجاد می‌کند.

مورد دیگر از چنین مکانیسمی،حرکت تاژک‌های ویبریوکلرا با جریان سدیم است. این باکتری عامل وبا، است.

این گروه تحقیقاتی همچنین دریافتند که بخش بزرگی از کد ژنتیکی E. viviparus آنزیم‌هایی می‌سازد که در استخراج مواد مغذی از ماهی میزبان خود بسیار کارآمد هستند، به ویژه کربوهیدرات‌هایی به نام پلی ساکارید از جلبک که بخش بزرگی از رژیم غذایی N. tonganus را تشکیل می‌دهد.

E. viviparus دارای آنزیم‌های فراوانی است که ATP  می‌سازد، ATP «ارز انرژی»است که از طیف گسترده‌ای از فرآیند‌های سلولی پشتیبانی می‌کند. محققان همچنین فضایی را برای این مولکول‌ها در یک غشای منحصر به فرد، شبیه به میتوکندری موجودات پیچیده‌تر، کشف کردند.

روش‌های کارآمد E. viviparus برای استفاده از انرژی مواد مغذی موجود در جلبک‌ها می‌تواند در آینده کاربرد‌های زیادی داشته باشد. جلبک‌ها به عنوان منبع انرژی‌های تجدیدپذیر، منبع غذایی برای دام‌ها و همچنین برای مردم محبوب‌تر می‌شوند، زیرا رشد آن با کشاورزی سنتی تداخلی ندارد.

هنوز معما‌هایی وجود دارد که باید حل شوند. برای درک کامل نحوه استفاده E. viviparus از زرادخانه آنزیم‌های خود، به مطالعات بیشتری نیاز است. اما این یک پایه محکم برای درک نیاز‌های رشد آن‌ها فراهم می‌کند.

این مطالعه در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده.