Кіріспе
Thiomargarita namibiensis бактериясының түрі – Намибияның континенттік шельфінің мұхит шөгінділерінде кездесетін зиянсыз, грамм теріс, факультативті анаэробты, кокоидты бактерия. Thiomargarita деген атау "күкірт перлі" дегенді білдіреді. Бұл атау жасушалардың сыртқы түріне байланысты, себебі олардың құрамында жарық сәулесін шашыратып, жасушаға інжу-маржан сияқты сәулелі түр беретін микроскопиялық күкірт түйіршіктері бар. Осының нәтижесінде жасушалар тізбектей орналасып, маржанмен тізбектей көрінеді. Namibiensis түрінің атауы "Намибияға тән" дегенді білдіреді, бұл олардың ашылған және таралған жеріне құрмет көрсету. Сонымен, Thiomargarita namibiensis "Намибияның күкірт перлісі" деген мағынаны білдіреді, бұл оны қалың көзбен көруге мүмкіндік береді. Thiomargarita namibiensis патогенді емес. Thiomargarita namibiensis орташа температураны ұнататындықтан мезофилге жатады, ол әдетте 20-45 градус Цельсий аралығында болады. Бұл организм pH деңгейі 6,5-7,5 сияқты бейтарап ортаны ұнататындықтан нейтрофильдік қасиеттерге ие. Бұл бактерияның тіршілік етуі мен өсуінің ерекше стратегияларын көрсетеді.
Thiomargarita namibiensis is a harmless, gram negative, facultative anaerobic, coccoid bacterium found in the ocean sediments of the continental shelf of Namibia. The genus name Thiomargarita means "sulfur pearl." This refers to the appearance of the cells as they contain microscopic sulfur granules that scatter incident light, lending the cell a pearly luster. This causes the cells to form chains, resembling strings of pearls. The species name namibiensis means "of Namibia", which is an ode to their country of discovery and existence. Together, Thiomargarita namibiensis means “Sulfur pearl of Namibia". making it large enough to be visible to the naked eye. Thiomargarita namibiensis is nonpathogenic. Thiomargarita namibiensis is categorized as a mesophile because of its preference for moderate temperatures, which typically range between 20 45 degrees Celsius. The organism shows neutrophilic characteristics by favoring environments with neutral pH levels like 6.5 7.5. This highlights the bacterium's unique strategies to maintain its survival and grow.
Ашылу
Thiomargarita namibiensis түрі 1997 жылы жиналып, 1999 жылы Хайде Н. Шульц және оның Макс Планк теңіз микробиологиясы институтындағы әріптестері анықталды. Шульцтің тобы шөгінді үлгілерінде аз мөлшерде Beggiatoa мен Thioploca-ны, ал бұрын табылмаған Thiomargarita namibiensis-тің көп мөлшерін тапты. Қазіргі кездегі ең үлкен бактерия – 2022 жылы сипатталған Thiomargarita magnifica, орташа ұзындығы 10 мм. 2002 жылы зерттеу экспедициясы кезінде Мексика шығанағынан алынған шөгінді ядроларында 99%-ға бірдей Thiomargarita namibiensis штаммы табылды. Бұл ұқсас штамм 2, 4 және 8 жасушадан тұратын бір жасушаларда немесе кластерлерде кездеседі, ал Намибия штаммы жұқа шырышты қабықпен бөлінген жасушалардың бір тізбегінде кездеседі. Бұл шөгіндіде 100 800 мкм сульфид концентрациясы анықталды. Намибияның жағалауындағы қоршаған ортада күшті көтерілулер байқалады, нәтижесінде төменгі суларда үлкен мөлшерде планктонмен аз оттегі деңгейі болады. Thiomargarita namibiensis ең көп таралған Уолвис шығанағы аймағында 300 фут тереңдікте кездеседі. Thiomargarita namibiensis саны ең көп шөгінділердің ең жоғарғы үш сантиметрінде болады; олар шөгінділердің үстінде қабыршақ түзеді, сульфидті залалсыздандырады, соның арқасында ол су бағанына енуі мүмкін. Thiomargarita namibiensis қозғалмайтындықтан, сульфид пен нитраттың деңгейі төмен болған кезде, олар идеалды ортаны таба алмайды. Ацетат болған кезде ішкі полифосфат пен нитрат сыртқы электрон қабылдағыштар ретінде қолданылады, олар тұнбалануға себеп болатын жеткілікті фосфатты босатады. Т. namibiensis тікелей құрған мөлшерін есептеу мүмкін болмаса да, ол қатты фазадағы сөре шөгінділеріндегі гидроксиапатиттің көп мөлшеріне елеулі үлес қосады. Ал Thiomargarita жеке шар тәрізді жасушалардың қатарында өседі, сондықтан олар Thioploca мен Beggiatoa сияқты қозғалыс мүмкіндігіне ие емес. Бұл тізбектер бір-бірімен жіптер арқылы емес, шырышты қабықпен байланысқан. Қозғалыссыз Thiomargarita өте үлкен нитратты сақтаушы көпіршіктерді – вакуолаларды дамытып, оларға ұзақ уақыт нитрат пен сульфид аштығынан аман қалуға мүмкіндік берді. Алайда жаңа зерттеулер көрсеткендей, қазіргі уақытта қозғалыс ерекшеліктері болмаса да, жеке шар тәрізді жасушалар "баяу, сілкініп дөңгелейтін қозғалыспен" сәл қозғала алады, бірақ бұл оларға дәстүрлі қозғалыс ерекшеліктері сияқты еркін қозғалыс бермейді. Вакуолалар оларға қозғалмай тұруға мүмкіндік береді, олар нитратқа бай судың өздеріне қайтадан ағып түсуін күтеді. Сұйық орталық вакуоланың үлкен мөлшеріне байланысты цитоплазма вакуоланы және жасуша мембранасын бөлетін өте жұқа қабат болып табылады, оның қалыңдығы шамамен 0,5–2 микрометр. Алайда цитоплазма біртекті емес. Цитоплазмада күкірт, полифосфат және гликоген кішкентай көпіршіктер бар. Бұл көпіршіктер цитоплазмаға "қолықты" ұқсатады. Жасушаның көлемі ұлғая түскен сайын, олар АТФ-ны тепе-тең түрде аз өндіреді, осылайша энергия өндіру олардың көлемін шектейді. Нитрат пен сутегінің сульфиді бір-бірімен араласпайды және T. namibiensis жасушалары қозғалмайды, сондықтан жасушадағы сақтау вакуолалары бұл мәселені шешеді.
Метаболизм
Бактерия химиялық литотрофты және электронды тасымалдау тізбегінде нитратты соңғы электронды қабылдаушы ретінде пайдалана алады. «Химия» термині микробтың энергияны алу жолын көрсетеді, ол органикалық материалдың тотығу-тотығу реакциялары арқылы жүзеге асырылады. Электронды тасымалдау тізбегінде соңғы электронды қабылдаушы ретінде үлкен мөлшерде азот сақталуы керек. Осы себепті және организмнің өлшеміне байланысты, күкірттің көп мөлшері қажет, ол циклооктакүкірт ретінде жиналады. Азоттың көп мөлшері T. namibiensis-ке организмнің үлкен өлшеміне байланысты қажетті энергияны өндіруге көмектеседі. Сульфид қоршаған шөгіндіде басқа бактериялардың теңіз түбіне шөгіп қалған өлген микротоқырлардан пайда болады, ал нитрат жоғарыдағы теңіз суынан келеді. Бактерия жылжымайтындықтан (сессильді) және қолжетімді нитраттың концентрациясы уақыт өте келе айтарлықтай өзгеретіндіктен, ол нитратты жоғары концентрацияда (0,8 молярға дейін) сақтайды. T. namibiensis жасушаларында нитраттың жоғары концентрациясы болады, бұл оларға нитрат болған кезде де, болмаған кезде де оттегіні сіңіру қабілетін береді. Осылайша, жасушаларындағы орталық вакуоланың болуы сульфидті шөгінділерде ұзақ өмір сүруге мүмкіндік береді. Thiomargarita жасушаларының жылдам қозғалмауы олардың үлкен жасушалық өлшемімен толықтырылады. Сульфидтің тотығуынан кейін T. namibiensis күкіртті циклооктакүкірт ретінде сақтайды, бұл стандартты температура мен қысымда күкірттің ең термодинамикалық тұрақты түрі. Бактерия міндетті анаэробты емес, факультативті анаэробты болып табылады, сондықтан ол жеткілікті болса, оттегімен тыныс ала алады. Бактерияның нақты метаболизмі туралы көп мәлімет жоқ болғанымен, ол жоғары күкірт және оттегі аз немесе жоқ ортада өмір сүреді екені белгілі.
Көбею
T. namibiensis негізінен бинарлық бөліну арқылы көбейеді. Диплококк – бұл тізбектес болатын кокк клеткаларының жұбы, ал стрептококк – жүзім шоғыры сияқты жасушалардың жиынтығы. T. namibiensis жағдайында диплококк құрылымы байқалады. Дегенмен, оның жасушалары байланысын сақтайды, ортақ шырышты матрица ішінде тізбектер құрайды. Бұл матрица бактерияларға тамақ алмасу және жасушалар арасында байланыс сияқты маңызды функцияларды орындауға көмектеседі, сонымен қатар оларды қорғап, құрылымдық қолдау көрсетеді.
Геном
Бұл организмнің геномы күрделі. Цитоплазмадағы ядролық аймаққа тараған орнына, T. namibiensis жасушаларында ДНК жасуша мембранасының ішкі бетіне жақын шағын жиынтықтарда жинақталған.
Маңыздылығы
Тиомаргарита намибиенсис өзінің алып өлшемділігіне байланысты ерекше, бұл әдетте бактериялар үшін кемшілік болып табылады. Бактериялар қоректік заттарды клеткалық мембрана арқылы диффузия және жасушалық тасымалдау процестері арқылы алады, себебі оларда эукариоттарда кездесетін эндоцитоз сияқты күрделі қоректік заттарды қабылдау механизмдері жоқ. Алып өлшемділік бактерияның көлемінің 98% құрайтын нитратты сақтау кеңістігін арттыру үшін пайда болған болуы мүмкін. Бұл T. namibiensis-ке бірнеше ай бойы оттегісіз қалуға мүмкіндік береді. T. namibiensis күкірт және азот айналымында маңызды рөл атқарады. Олардың күкіртке бай ортасында оттегі аз болады және электронды қабылдағыш ретінде қолданылмайды. Соның салдарынан, T. namibiensis электронды қабылдағыш ретінде нитратты пайдаланады, оны шөгінді бетінде тұтынады және вакуольде жинақтайды. Осы арқылы, олар шөгіндіде орналасқан сульфидті тотықтырады. Бұл судағы зиянды газдарды залалсыздандыратын және тазартатын зат ретінде әрекет етеді. Бұл балықтар мен басқа да теңіз тіршілігі үшін қолайлы орта жасайды. Бұл бактерия шөгіндідегі фосфор айналымында да маңызды рөл атқарады. T. namibiensis жоғары деңгейде фосфорлы шөгінділерде фосфатты босата алады, бұл фосфорлы материалдың спонтанды түрде шөгуіне ықпал етеді. Бұл биосферадағы фосфорды жоюда маңызды рөл атқарады. Ол сульфидті тотықтырып, залалсыздандырады, ал сульфид әдетте адам ағзасы мен айналағы орта үшін зиянды болады.