Nuk ju nevojitet mikroskop për të parë bakteret më të mëdha në botë

Në një pyll mangrove të Karaibeve, shkencëtarët kanë zbuluar një lloj bakteri që rritet në madhësinë dhe formën e një qerpiku njerëzor. Këto qeliza janë bakteret më të mëdha të vëzhguara ndonjëherë, mijëra herë më të mëdha se bakteret më të njohura si Escherichia coli.

“Do të ishte si të takohesh me një njeri tjetër me madhësinë e malit Everest”, tha Jean-Marie Volland, një mikrobiolog në Institutin e Përbashkët të Gjenomit në Berkeley, Kaliforni.

Volland dhe kolegët e tij publikuan studimin e tyre mbi bakterin, të quajtur Thiomargarita magnifica, të enjten në revistën Science.

Shkencëtarët dikur mendonin se bakteret ishin shumë të thjeshta për të prodhuar qeliza të mëdha. Por Thiomargarita magnifica rezulton të jetë jashtëzakonisht komplekse. Meqë pjesa më e madhe e botës bakteriale ende nuk është eksploruar, është plotësisht e mundur që bakteret edhe më të mëdha, edhe më komplekse të presin të zbulohen.

Kanë kaluar rreth 350 vjet që kur mulli holandez i lenteve Antonie van Leeuwenhoek zbuloi baktere duke i kruar dhëmbët. Kur vendosi pllakën dentare nën një mikroskop primitiv, ai u habit kur pa organizma njëqelizore që notonin përreth. Për tre shekujt e ardhshëm, shkencëtarët gjetën shumë lloje të tjera bakteresh, të cilat të gjitha ishin të padukshme me sy të lirë. Një qelizë E. coli, për shembull, ka përmasa rreth dy mikronë, ose nën një të dhjetëmijëtën e inçit.

Çdo qelizë bakteriale është organizmi i saj, që do të thotë se mund të rritet dhe të ndahet në një palë bakteresh të reja. Por qelizat bakteriale shpesh jetojnë së bashku. Dhëmbët e Van Leeuwenhoek ishin të veshur me një shtresë pelte që përmbante miliarda baktere. Në liqene dhe lumenj, disa qeliza bakteriale ngjiten së bashku për të formuar fije të vogla. Ne njerëzit jemi organizma shumëqelizorë, trupi ynë përbëhet nga rreth 30 trilion qeliza.

Ndërsa qelizat tona janë gjithashtu të padukshme për syrin e lirë, ato janë zakonisht shumë më të mëdha se ato të baktereve. Një qelizë vezë njerëzore mund të arrijë rreth 120 mikronë në diametër, ose pesë të njëmijëtat e inçit. Qelizat e specieve të tjera mund të rriten edhe më shumë: Alga jeshile Caulerpa taxifolia prodhon qeliza në formë tehe që mund të rriten deri në një këmbë të gjatë.

Ndërsa u shfaq hendeku midis qelizave të vogla dhe të mëdha, shkencëtarët kërkuan evolucionin për ta kuptuar atë. Të gjitha kafshët, bimët dhe kërpudhat i përkasin të njëjtës prejardhje evolucionare, të quajtur eukariote. Eukariotët ndajnë shumë përshtatje që i ndihmojnë ata të ndërtojnë qeliza të mëdha. Shkencëtarët arsyetuan se pa këto përshtatje, qelizat bakteriale duhej të qëndronin të vogla.

Për të filluar, një qelizë e madhe ka nevojë për mbështetje fizike, në mënyrë që të mos shembet ose shkëputet. Qelizat eukariote përmbajnë tela të ngurtë molekularë që funksionojnë si shtylla në një tendë. Megjithatë, bakteret nuk e kanë këtë skelet qelizor. Një qelizë e madhe gjithashtu përballet me një sfidë kimike: ndërsa vëllimi i saj rritet, u duhet më shumë kohë që molekulat të lëvizin përreth dhe të takojnë partnerët e duhur për të kryer reaksione të sakta kimike.

Eukariotët kanë evoluar një zgjidhje për këtë problem duke mbushur qelizat me ndarje të vogla ku mund të ndodhin forma të dallueshme të biokimisë. Ata e mbajnë ADN-në e tyre të mbështjellë në një qese të quajtur bërthamë, së bashku me molekulat që mund të lexojnë gjenet për të krijuar proteina, ose proteinat prodhojnë kopje të reja të ADN-së kur një qelizë riprodhohet.

Çdo qelizë gjeneron karburant brenda qeseve të quajtura mitokondri. Bakteret nuk kanë ndarjet që gjenden në qelizat eukariote. Pa një bërthamë, çdo bakter zakonisht mbart një lak ADN-je që noton lirshëm rreth brendësisë së tij. Ata gjithashtu nuk kanë mitokondri. Në vend të kësaj, ata zakonisht gjenerojnë lëndë djegëse me molekula të ngulitura në membranat e tyre.

Ky rregullim funksionon mirë për qelizat e vogla. Por ndërsa vëllimi i një qelize rritet, nuk ka vend të mjaftueshëm në sipërfaqen e qelizës për molekula të mjaftueshme që gjenerojnë karburant. Thjeshtësia e baktereve dukej se shpjegonte pse ato ishin kaq të vogla: ata thjesht nuk kishin kompleksitetin thelbësor për t’u bërë të mëdhenj.

Megjithatë, ky përfundim u bë shumë me nxitim, sipas Shailesh Date, themelues i Laboratorit për Kërkime në Sisteme Komplekse në Menlo Park, Kaliforni, dhe një bashkautor me Volland. Shkencëtarët bënë përgjithësime gjithëpërfshirëse rreth baktereve pasi studiuan vetëm një pjesë të vogël të botës bakteriale.

“Ne sapo kemi gërvishtur sipërfaqen, por kemi qenë shumë dogmatikë,” tha ai. Kjo dogmë filloi të plasaritet në vitet 1990. Mikrobiologët zbuluan se disa baktere kanë evoluar në mënyrë të pavarur ndarjet e tyre. Ata gjithashtu zbuluan specie që ishin të dukshme me sy të lirë. Epulopiscium fishelsoni, për shembull, doli në dritë në 1993.

Duke jetuar brenda peshkut kirurg, bakteret rriten deri në 600 mikronë të gjatë – më e madhe se një kokërr kripë. Olivier Gros, një biolog në Universitetin e Antileve, zbuloi Thiomargarita magnifica në 2009 ndërsa vëzhgonte pyjet e mangrove të Guadeloupe, një grup ishujsh të Karaibeve që janë pjesë e Francës. Mikrobi dukej si copa miniaturë të spagetit të bardhë, duke formuar një shtresë mbi gjethet e pemëve të ngordhura që notonin në ujë. (vazhdon më poshtë)

Në fillim, Gros nuk e dinte se çfarë kishte gjetur. Ai mendoi se spageti mund të ishte kërpudha, sfungjerë të vegjël ose ndonjë eukariot tjetër. Por kur ai dhe kolegët e tij nxorrën ADN-në nga mostrat në laborator, zbuluan se ishin baktere. Gros bashkoi forcat me Volland dhe shkencëtarë të tjerë për të parë më nga afër organizmat e çuditshëm. Ata pyetën veten nëse bakteret ishin qeliza mikroskopike të ngjitura së bashku në zinxhirë. Doli se nuk ishte kështu.

Kur studiuesit shikuan brenda petës bakteriale me mikroskop elektronik, ata kuptuan se secila ishte qeliza e saj gjigante. Qeliza mesatare ishte e gjatë rreth 9,000 mikronë, dhe më e madhja ishte 20,000 mikron – aq e gjatë sa të kapte diametrin e një qindarke.

Studimet mbi Thiomargarita magnifica kanë ecur ngadalë sepse Vallant dhe kolegët e tij nuk kanë arritur ende të kuptojnë se si të rritin bakteret në laboratorin e tyre. Tani për tani, Gros duhet të mbledhë një furnizim të ri të baktereve sa herë që ekipi dëshiron të kryejë një eksperiment të ri. Ai mund t’i gjejë jo vetëm në gjethe, por në guaska goca deti dhe shishe plastike të ulura mbi sedimentet e pasura me squfur në pyllin e mangrove. Por bakteret duket se ndjekin një cikël jetësor të paparashikueshëm.

“Në dy muajt e fundit, unë nuk mund t’i gjej ato,” tha Gros. “Unë nuk e di se ku janë ata.”

Brenda qelizave të Thiomargarita magnifica, studiuesit kanë zbuluar një strukturë të çuditshme, të ndërlikuar. Membranat e tyre kanë shumë lloje të ndryshme ndarjesh të ngulitura në to. Këto ndarje janë të ndryshme nga ato në qelizat tona, por ato mund të lejojnë që Thiomargarita magnifica të rritet në përmasa të mëdha.

Disa nga ndarjet duket se janë fabrika gjeneruese të karburantit, ku mikrobi mund të shfrytëzojë energjinë në nitrate dhe kimikate të tjera që konsumon në mangrove. Thiomargarita magnifica gjithashtu ka ndarje të tjera që duken jashtëzakonisht si bërthamat njerëzore. Secila prej ndarjeve, të cilat shkencëtarët i quajnë pepina pas farave të vogla në fruta si kivi, përmban një lak ADN-je.

Ndërsa një qelizë tipike bakteriale ka vetëm një lak të ADN-së, Thiomargarita magnifica ka qindra mijëra prej tyre, secila e futur brenda pepin e vet. Edhe më çuditërisht, çdo pepinë përmban fabrika për ndërtimin e proteinave nga ADN-ja e saj.

“Ata kanë në thelb qeliza të vogla brenda qelizave,” tha Petra Levin, një mikrobiologe në Universitetin e Uashingtonit në St. Louis, e cila nuk ishte e përfshirë në studim. Furnizimi i madh i ADN-së së Thiomargarita magnifica mund ta lejojë atë të krijojë proteinat shtesë që i nevojiten për t’u rritur. Çdo pepinë mund të krijojë një grup të veçantë proteinash të nevojshme në rajonin e vet të bakterit.

Volland dhe kolegët e tij shpresojnë që pasi të fillojnë të rritin bakteret, do të jenë në gjendje të konfirmojnë këto hipoteza. Ata gjithashtu do të trajtojnë mistere të tjera, si për shembull se si bakteri arrin të jetë kaq i fortë pa një skelet molekular. “Ju mund të hiqni një fije të vetme nga uji me piskatore dhe ta vendosni në një enë tjetër,” tha Volland. “Si qëndron së bashku dhe si merr formën e tij – këto janë pyetje që nuk i kemi dhënë përgjigje.”

Date tha se mund të ketë më shumë baktere gjigante që presin të gjenden, ndoshta edhe më të mëdha se Thiomargarita magnifica. “Sa të mëdha mund të bëhen, ne nuk e dimë vërtet,” tha ai. “Por tani, ky bakter na ka treguar rrugën.”