肉眼可見的“微生物”！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有史以來的最大細(xì)菌，平均長度大于 0.9 公分
最近在《科學(xué)》（Science）期刊中刊出了一篇震驚微生物界的新發(fā)現(xiàn)！科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)肉眼可見的超大細(xì)菌！
從初中的生物課我們就學(xué)過，細(xì)菌是肉眼看不到的，必須透過顯微鏡才能觀察。細(xì)菌的大小，一般而言的認(rèn)知是微米級（micrometer, μm），多數(shù)細(xì)菌的單一細(xì)胞直徑約為 2 微米左右。
然而，科學(xué)家們從美國紅樹（Rhizophora mangle）腐爛的葉子表面發(fā)現(xiàn)了一種很特殊的細(xì)菌 Candidatus Thiomargarita magnifica，它的細(xì)胞直徑平均大于 9000 微米（ 0.9 公分）那么這個“公分級（centimeter, cm）”的超巨大細(xì)菌究竟是何方神圣？
為什么這個細(xì)菌可以這么大？這么大的細(xì)菌還算是微生物嗎？讓我們來一探究竟！
巨大細(xì)菌家族
其實早在 20 世紀(jì)中期就有許多巨大細(xì)菌的紀(jì)錄，例如芽孢桿菌綱 （Bacilli）中的幾種細(xì)菌、Sporospirillum屬和梭孢菌屬（Fusosporus）的細(xì)菌。然而，許多菌株在保存中遭到污染或是遺失，導(dǎo)致許多菌株沒辦法再取得，使得先前對于巨大細(xì)菌的研究資料非常有限。
目前已知的巨大細(xì)菌家族，包含：
螺旋菌門（Spirochaetes），最長菌株紀(jì)錄為 300 微米。
厚壁菌門（Firmicutes）中 Epulopiscium 屬的細(xì)菌，最長菌株紀(jì)錄為 600 微米左右。
藍(lán)菌門（Cyanobacteria），最長菌株紀(jì)錄為 100 微米。
除此之外，許多硫化菌也常為巨超大細(xì)菌，例如變形菌門（Proteobacteria）中的 Beggiatoa 屬與 Thiomargarita 屬，也分別有超過 200 微米與、300 微米的紀(jì)錄。
到此，你應(yīng)該清楚地發(fā)現(xiàn)，在 Candidatus Thiomargarita magnifica 被發(fā)現(xiàn)以前，在已知的細(xì)菌中，幾乎沒有長度超過 1000 微米，甚至接近 10000 微米的紀(jì)錄。
為什么巨大細(xì)菌可以這么大？
許多巨大細(xì)菌都有一個共通點(diǎn)：在細(xì)胞中央有一個超大的液胞 （vacuole），這個液胞內(nèi)儲存的物質(zhì)目前學(xué)界推測主要是硝酸鹽（nitrate）。
細(xì)菌的細(xì)胞生長往往高度依賴化學(xué)滲透作用，所以距離越遠(yuǎn)，滲透作用越受限，因此細(xì)菌細(xì)胞沒辦法長得太大；然而，超大的液胞擋在細(xì)胞中央的話，這樣一來，化學(xué)滲透的傳導(dǎo)媒介的空間變小，細(xì)菌生長的限制就變小了！
既然這個新發(fā)現(xiàn)的超巨大細(xì)菌有辦法長得這么大，細(xì)胞大小比一般的真核生物細(xì)胞（真核生物的細(xì)胞大小一般為 10-20 微米左右）還大，甚至還具有類似真核生物的液胞胞器（多數(shù)原核生物沒有液胞）。
那么，這樣的細(xì)菌在演化上是否和真核生物具有某些相似之處呢？
超大液胞的巨大細(xì)菌：擁有真核生物特色的原核生物
從許多方面來看，巨大細(xì)菌確實具有許多類似真核生物的構(gòu)造和特色。
除了細(xì)胞中央具有超大液胞之外，有趣的是，在許多巨大細(xì)菌中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞之中具有特化獨(dú)立細(xì)胞膜的胞器（organelle），這個胞器內(nèi)具有遺傳物質(zhì)（如 DNA）和核糖體，科學(xué)家們推斷這疑似是原始的內(nèi)共生構(gòu)造（putative symbiont / intracytoplasmic structures）。
在此之前，基本上未曾在細(xì)菌或古菌的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)這種類似于真核細(xì)胞才具有的，可以同時獨(dú)立儲存遺傳物質(zhì)和核糖體的有膜胞器。
注：細(xì)菌是原核生物，理論上不具有獨(dú)立細(xì)胞膜的胞器。
不僅是細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)類似于真核生物，這個超巨大細(xì)菌 Candidatus Thiomargarita magnifica 的基因體非常的大，大小約為 1150 萬到 1220 萬個鹼基左右。其基因體大小幾乎和屬于真核生物的酵母菌（Saccharomyces cerevisiae，基因體大小約為 1210 萬個鹼基）所差無幾。
更甚者，在這株細(xì)菌上觀察到具有兩種不同的生長階段：生長期和傳播期（dispersive stage）。
生長期會慢慢長成細(xì)長類似于菌絲（filament）的形式，而傳播期間菌絲尖端（apical bud）的細(xì)胞會開始脫落以利散布到環(huán)境之中，這樣的狀況和許多真菌傳播孢子（spore）的方式極為類似。
至于巨大細(xì)菌會不會是原核細(xì)胞演化成真核細(xì)胞過程中的過渡階段，可能還需要更多的研究進(jìn)一步證實；但無庸置疑的是，巨大細(xì)菌確實擁有許多真核生物所具有的特色。
這么大的細(xì)菌，還算是微生物嗎？
什么是微生物（microorganisms / microbes）？
在很早以前的微生物定義一般而言是：需要透過顯微鏡才能觀察到的微小生物，稱之“微生物”。
隨著科學(xué)演進(jìn)，定義持續(xù)在修正，廣義的微生物包含：細(xì)菌（bacteria）、古菌（archaea）、真菌（fungi）、原生生物（protists）、病毒（viruses）等的微小生物。
其中，尤其是原核生物，之所以會這么小，有很大的原因和細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)傳遞受限于化學(xué)擴(kuò)散作用，如果細(xì)胞太大，那養(yǎng)分運(yùn)送時間就相對會拖得很長，不太可能在短期內(nèi)快速繁衍，因此多數(shù)原核生物的細(xì)胞都非常的小。
但是，讓科學(xué)家意想不到的是，細(xì)菌竟然演化出了克服化學(xué)擴(kuò)散作用，并且在高硫化物環(huán)境下生存的方式，進(jìn)而演化出超大的細(xì)菌細(xì)胞。
從親緣關(guān)系上來看，這樣的巨大細(xì)菌是這些身為“微生物”的一般細(xì)菌的近親，理論上也算是“微生物”；但如果是從最早的微生物定義來看，這樣的細(xì)菌已經(jīng)不再是“小到需要透過顯微鏡才能觀察到的生物”。
除了巨大細(xì)菌以外，其實，象是我們常見的面包上的黑霉菌（bread mold，一種真菌）、或是森林里的黏菌（slime mold，一種原生生物） 我們也都可以直接看到，但是兩者也都是普遍被認(rèn)為的“微生物”。
這么大的細(xì)菌、真菌、和原生生物，“既可以是微生物，也不是微生物”，主要取決于定義的角度。
讀到這里的你，也許會重新反思我們從小學(xué)習(xí)的細(xì)菌認(rèn)知。
細(xì)菌依舊無所不在，但卻不一定是看不到的存在。
參考資料
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