Had atas dan bawah ukuran bakteria
Mikroorganisma merujuk kepada organisma kecil yang tidak dapat dilihat atau tidak dapat dilihat dengan mata kasar. Jadi, seberapa besar dan kecil mikroorganisma? Semasa membaca artikel ini, anda boleh merujuk pada catatan blog sebelumnya: Apakah bakteria terbesar yang dijumpai setakat ini?
Sel prokariotik besar
Bakteria dan archaea mempunyai ukuran sel yang berbeza, dengan diameter 0,2 μm hingga diameter lebih dari 700 μm. Sebilangan besar bakteria berbentuk batang yang dikultur mempunyai lebar 0,5-4 μm dan panjang kurang dari 15 μm. Sudah tentu, terdapat juga beberapa bakteria yang sangat besar, seperti Epulopiscium fishelsoni (Sticulus fischeri) dengan panjang sel lebih dari 600 μm. C. fischeri berkaitan secara filogenik dengan Clostridium. Ia wujud di usus pakar bedah dan mengandungi banyak salinan genom. Sebabnya ialah satu salinan genom tidak lagi dapat memenuhi keperluan bakteria besar untuk transkripsi dan terjemahan.
Bakteria terbesar yang diketahui ialah Thiomargarita (bakteria sulfurofilik di Namibia), dengan diameter kira-kira 750 μm, yang langsung dapat dilihat oleh mata kasar. Setakat ini, orang tidak faham mengapa sel-sel ini sangat besar. Archaea tidak menemui ketegangan yang setanding dengan dua perkara di atas, tetapi mungkin belum dijumpai.
Kita umumnya percaya bahawa ukuran sel prokariotik dibatasi oleh kemampuan sel untuk mengangkut nutrien. Kadar metabolisme sel berkadar songsang dengan kuadrat ukuran sel. Untuk sel yang sangat besar, penyerapan nutrien akhirnya akan membatasi metabolisme dan menjadikannya bersaing dengan sel yang lebih kecil. Pada keburukan.
Berbanding dengan Thiomargarita atau Epulopiscium, ukuran purata bakteria berbentuk batang khas (seperti E. coli) adalah sekitar 1-2 μm; sebaliknya, sel eukariotik boleh sekecil 2 μm dan banyak lebih besar daripada 600 μm. Tetapi secara umum, sel eukariotik kecil tidak biasa.
Sel prokariotik bersaiz kecil
Oleh kerana semakin kecil sel, semakin besar kelebihannya di alam, dan pemilihan semula jadi kompetitif, jadi secara teori, sifatnya semestinya bakteria sangat kecil. Namun, tidak.
Sekiranya kita mengira komponen asas (seperti protein, asid nukleik, ribosom, dan lain-lain) yang perlu dikandung oleh sel yang tumbuh bebas, maka had bawah sel sel kira-kira 0.15-0.2 μm. Pada masa ini, kami juga berjaya memperoleh beberapa sel prokariotik kecil. Sebagai contoh, terdapat kira-kira 105-106 sel prokariotik per mililiter air laut. Sel-sel ini selalunya sangat kecil, dengan diameter 0.2-0.4 μm; mereka dijumpai di lapisan bumi yang dalam memiliki diameter kira-kira 0,2 μm bakteria dan flora purba, sel-sel ini secara kolektif disebut sebagai"bakteria ultramikrob".
Menariknya, ketika kami menjelajahi genom bakteria ultramikrob, kami mendapati bahawa genom mereka kekurangan banyak gen. Produk atau fungsi gen ini mesti disediakan oleh sel mikrob atau organisma tuan rumah yang lain. Oleh itu, evolusi mereka yang berjaya bergantung pada keperluan minimum biokimia dan rakan kongsi lain yang berkait rapat.
Luas permukaan, pertumbuhan dan evolusi tertentu
Untuk sel, saiz kecil mempunyai banyak faedah. Sel kecil mempunyai luas permukaan spesifik yang besar. Nilai spesifik dapat menganggap bahawa cocci dan bacilli adalah sfera dan silinder standard, dan kemudian menghitung luas / isipadu mereka (S / V). Nisbah S / V sel mengawal banyak ciri sel, termasuk kadar pertumbuhan dan evolusi. Oleh kerana kadar pertumbuhan sel sebahagiannya bergantung pada kadar pertukaran nutrien dan sampah dengan persekitaran, semakin besar nisbah S / V sel kecil, semakin cepat kadar pertukaran nutrien dan sisa per unit sel. Oleh itu, sel kecil yang tumbuh dengan bebas cenderung tumbuh lebih cepat daripada sel besar. Dengan jumlah nutrien yang sama, terdapat lebih banyak sel kecil daripada sel besar, yang seterusnya akan mempengaruhi evolusi sel.
Pembahagian sel disertai oleh penduaan kromosom, dan proses penduaan disertai dengan mutasi. Kerana semakin banyak bilangan ulangan, semakin banyak jumlah mutasi pada populasi sel, dan semakin besar kemungkinan evolusi. Kerana sel prokariotik sangat kecil dan haploid, mereka tumbuh dan berkembang lebih cepat daripada sel besar. Berdasarkan perbezaan ukuran dan kromosom antara sel prokariotik dan sel eukariotik, kita dapat memahami mengapa bakteria dan archaea lebih mudah disesuaikan dengan persekitaran daripada sel eukariotik.
