Os limites superior e inferior do tamanho das bactérias
Microrganismos referem-se a organismos minúsculos que são invisíveis ou invisíveis a olho nu. Então, quão grande e pequeno podem ser os microrganismos? Ao ler este artigo, você pode consultar uma postagem anterior do blog: Qual é a maior bactéria encontrada até agora?
Grandes células procarióticas
Bactérias e arquéias têm diferentes tamanhos de células, variando de 0,2 μm de diâmetro a mais de 700 μm de diâmetro. A maioria das bactérias em forma de bastonete cultivadas tem uma largura de 0,5-4 μm e um comprimento de menos de 15 μm. Claro, também existem algumas bactérias muito grandes, como Epulopiscium fishelsoni (Sticulus fischeri) com um comprimento de célula de mais de 600 μm. C. fischeri está filogenicamente relacionado ao Clostridium. Ele existe nos intestinos dos cirurgiões e contém várias cópias do genoma. O motivo é que uma única cópia do genoma não pode mais atender às necessidades de transcrição e tradução de uma bactéria tão grande.
A maior bactéria conhecida é a Thiomargarita (bactéria sulfurófila na Namíbia), com um diâmetro de cerca de 750 μm, que é diretamente visível a olho nu. Até agora, as pessoas não entendem por que essas células são tão grandes. Archaea não encontrou uma cepa comparável às duas anteriores, mas pode simplesmente não ter sido descoberta.
Geralmente acreditamos que o tamanho das células procarióticas é limitado pela capacidade das células de transportar nutrientes. A taxa metabólica das células é inversamente proporcional ao quadrado do tamanho da célula. Para células muito grandes, a absorção de nutrientes acabará por limitar o metabolismo e fazê-lo competir com células menores. Em desvantagem.
Comparado com Thiomargarita ou Epulopiscium, o tamanho médio de bactérias em forma de bastonete típicas (como E. coli) é de cerca de 1-2 μm; em contraste, as células eucarióticas podem ser tão pequenas quanto 2 μm e muitas são maiores que 600 μm. Mas, de modo geral, pequenas células eucarióticas não são comuns.
Células procarióticas de pequeno tamanho
Já que quanto menor a célula, maior a vantagem na natureza, e a seleção natural é competitiva, então, em teoria, a natureza deveria ser toda bactéria extremamente pequena. No entanto, não é.
Se calcularmos os componentes básicos (como proteína, ácido nucléico, ribossomos, etc.) que uma célula de crescimento livre precisa conter, o limite inferior do diâmetro da célula é cerca de 0,15-0,2 μm. No momento, também obtivemos com sucesso algumas pequenas células procarióticas. Por exemplo, existem cerca de 105-106 células procarióticas por mililitro de água do mar. Essas células costumam ser muito pequenas, com diâmetro de 0,2-0,4 μm; eles são encontrados nas camadas profundas da terra e têm um diâmetro de cerca de 0,2 μm de bactérias e flora arquea, essas células são coletivamente chamadas de"bactéria ultramicrobiana".
Curiosamente, quando exploramos o genoma das bactérias ultramicrobianas, descobrimos que seu genoma carecia de muitos genes. Os produtos ou funções desses genes devem ser fornecidos por outras células microbianas ou organismos hospedeiros. Portanto, sua evolução bem-sucedida depende dos requisitos mínimos da bioquímica e de outros parceiros intimamente relacionados.
Área de superfície específica, crescimento e evolução
Para as células, o tamanho pequeno traz muitos benefícios. As células pequenas têm uma grande área de superfície específica. Os valores específicos podem assumir que cocos e bacilos são padrão esféricos e cilíndricos, e então calcular sua área / volume (S / V). A razão S / V de uma célula controla muitas características da célula, incluindo a taxa de crescimento e evolução. Como a taxa de crescimento de uma célula depende parcialmente da taxa na qual ela troca nutrientes e resíduos com o meio ambiente, quanto maior a razão S / V de uma célula pequena, mais rápida é a taxa de troca de nutrientes e resíduos por unidade de volume da célula. Portanto, as células pequenas que crescem livremente tendem a crescer mais rápido do que as células grandes. Com a mesma quantidade de nutrientes, existem mais células pequenas do que células grandes, o que por sua vez afetará a evolução celular.
A divisão celular é acompanhada pela duplicação dos cromossomos, e o processo de duplicação é acompanhado por mutações. Porque quanto maior o número de replicações, maior o número total de mutações na população de células e maior a possibilidade de evolução. Como as células procarióticas são muito pequenas e haplóides, elas crescem e evoluem mais rápido do que as células grandes. Com base nas diferenças de tamanho e cromossomos entre as células procarióticas e as células eucarióticas, podemos entender por que as bactérias e arqueas são mais adaptáveis ao ambiente do que as células eucarióticas.
