Біологи з Каліфорнійського технологічного інституту з’ясували, яких мінімальних і максимальних розмірів можуть досягати бактерії. Верхню межу вчені назвали рибосомною катастрофою, оскільки надто великі клітини потребують неймовірної кількості РНК і рибосом, проте деякі бактерії її змогли подолати.
Розмір різних бактерій може варіюватися в межах кількох порядків, від 0,1 мікрометра у Mycoplasma mycoides, що можна порівняти з деякими великими вірусами, до 750 мікрометрів у Thiomargarita namibiensis. Об’єм бактерій зростає пропорційно кубу її лінійних розмірів, а це означає активніший обмін речовин, що дає великим мікробам перевагу у швидкості росту та розмноженні. Однак існують межі розмірів, подолати які бактеріальні клітини не змогли.
Вчені створили комп’ютерну модель, яка допомагає передбачити, як змінюється метаболізм і склад клітини зі збільшенням її розмірів. Для цього біологи оцінили, скільки внутрішньоклітинного простору потрібно для функціонування всіх важливих компонентів: ДНК, РНК, білків і рибосом. У 2016 році з’ясувалося, що за підрахунками дослідників бактерія з об’ємом клітини, меншим за 10,21 метрів у кубі, не зможе існувати, оскільки в ній не помістяться такі біополімери, як ДНК і білки. Мінімальний розмір також обмежують клітинні оболонки.
Теоретичний об’єм лише на три порядки відрізняється від розмірів найменших із відомих бактерій. Що ж до максимальної межі, то що більша бактерія, то більше для неї потрібно клітинних компонентів, які потрібні для процесів транскрипції генів і синтезу білка, а також підтримання швидкого росту та поділу. Зрештою, це призводить до так званої рибосомної катастрофи, коли кінцеві розміри клітини вимагають нескінченних кількостей рибосом, транспортної РНК та інформаційної РНК. За оцінками вчених, це відбувається при об’ємі в 10?15 кубічних метрів.
Цікаво, що Thiomargarita namibiensis набагато перевищує цю верхню межу. Навіть якщо видалити з неї досить велику вакуоль, її розмір все одно буде більшим за межу рибосомної катастрофи на порядок. Вчені вважають, що цьому сприяють умови середовища, які сприяють повільному розвитку і росту бактерій.