How big is Größtes Bakterium?

Thiomargarita magnifica ist ein Bakterium, das als dünne, weiße Fäden in einem karibischen Mangrovensumpf wächst. Als Wissenschaftler es 2022 beschrieben, war es das größte bekannte Bakterium. Jeder Faden ist eine einzelne Zelle, im Durchschnitt etwa 9 Millimeter lang und bis zu 2 Zentimeter lang. Im Gegensatz zu fast allen anderen Bakterien ist es mit bloßem Auge sichtbar.

Größe

Die meisten Bakterien sind etwa 2 Mikrometer lang, wobei ein Mikrometer ein Tausendstel Millimeter ist. Vor 2022 erreichten die größten bekannten Bakterienzellen etwa 750 Mikrometer (0,75 Millimeter). Zellen einer verwandten Art, Thiomargarita namibiensis, erreichen diese Größe und sind im Schnitt 180 Mikrometer lang. Die Forschenden, die T. magnifica beschrieben, schrieben, dass es alle anderen bekannten Riesenbakterien um etwa das 50-Fache übertrifft.

In ihrer Studie waren Fäden mit Knospen an der Spitze im Schnitt 9,7 Millimeter lang, manche erreichten 20 Millimeter. Die veröffentlichte Studie gibt die durchschnittliche Zelllänge mit mehr als 9.000 Mikrometern an, umgerechnet gut 9 Millimeter. Die Forschenden bildeten ganze Fäden dreidimensional mit Röntgenstrahlen und Lasermikroskopen ab. Dabei stellten sie fest, dass jeder Faden eine einzige durchgehende Zelle ohne Trennwände war – außer ganz an der Spitze, wo sich ein bis vier kleine Tochterzellen abschnüren.

Größenvergleiche

Eine durchschnittliche Zelle ist etwa 4.500-mal so lang wie ein E. coli-Bakterium, das etwa 2 Mikrometer lang ist.
Wäre ein E. coli-Bakterium auf die Größe einer 1,70 Meter großen Person vergrößert, wäre T. magnifica im gleichen Maßstab etwa 7,7 Kilometer lang. Das entspricht fast der Höhe des Mount Everest, der 8.849 Meter hoch ist.
Eine durchschnittliche Zelle ist etwa 12-mal so lang wie die größten Zellen seiner Verwandten T. namibiensis.
Eine durchschnittliche Zelle ist etwa so lang wie eine grüne Kaffeebohne, die im Schnitt 9,6 Millimeter lang ist.
Die längsten Zellen, 2 Zentimeter lang, sind etwa so lang wie ein US-Penny breit ist.

Wie eine einzelne Zelle so groß wird

Man geht davon aus, dass Bakterien winzig bleiben, weil sie Stoffe innerhalb der Zelle durch Diffusion verteilen – die langsame Ausbreitung von Molekülen –, die nur über wenige Mikrometer gut funktioniert. Die Forschenden vermuten, dass die ungewöhnliche Struktur von T. magnifica ihm hilft, einige dieser Grenzen zu umgehen.

Etwa 73 % des Volumens jeder Zelle entfallen auf einen großen zentralen Hohlraum, die sogenannte Vakuole. Das Zytoplasma, der arbeitende Zellinhalt, bildet nur eine dünne, etwa 3 Mikrometer dicke Schicht am Rand. Diese Schicht enthält viele kleine, von Membranen umhüllte Kompartimente, die die DNA der Zelle sowie die Maschinerie zur Proteinherstellung enthalten. Die Forschenden nannten sie Pepins, nach den kleinen Kernen in Früchten wie Wassermelone oder Kiwi.

Solche Kompartimente waren bei Bakterien zuvor nicht bekannt. Die Zelle trägt zudem viele Kopien ihres Genoms, also ihres vollständigen Satzes an Genen: schätzungsweise 37.000 Kopien pro Millimeter, beziehungsweise rund 740.000 in einer 2 Zentimeter langen Zelle.

Lebensraum und Ernährung

Das Bakterium wurde in flachen, salzigen Mangrovensümpfen auf Guadeloupe entdeckt, einer Insel der Kleinen Antillen in der Karibik. Es wächst in Büscheln weißer Fäden, die an versunkenen Blättern der Roten Mangrove, Rhizophora mangle, haften. Der Artname magnifica verweist auf seine außergewöhnliche Größe.

Sein Genom ist etwa 12 Millionen Basenpaare lang, wobei ein Basenpaar eine Sprosse der DNA-Leiter bildet. Das entspricht der Größe des Genoms der Bäckerhefe. Es enthält viele Gene, mit denen das Bakterium Energie aus Schwefelverbindungen gewinnt und Nährstoffe aus Kohlenstoffdioxid aufbaut.