How big is 가장 큰 박테리아?
9 milímetros!
Thiomargarita magnifica는 카리브해의 맹그로브 늪에서 가느다란 흰 실 모양으로 자라는 세균이다. 2022년에 과학자들이 이 세균을 소개했을 때, 이 세균은 알려진 가장 큰 세균이었다. 실 하나가 세포 하나이며, 길이는 평균 약 9밀리미터이고 최대 2센티미터에 이른다. 다른 거의 모든 세균과 달리 현미경 없이도 볼 수 있다.
크기
대부분의 세균은 길이가 약 2마이크로미터이다. 1마이크로미터는 1밀리미터의 1,000분의 1이다. 2022년 이전에 알려진 가장 큰 세균 세포는 약 750마이크로미터(0.75밀리미터)에 이르렀다. 가까운 친척인 Thiomargarita namibiensis의 세포가 그 크기에 이르며, 평균은 180마이크로미터이다. T. magnifica를 소개한 연구자들은 이 세균이 알려진 다른 모든 거대 세균을 약 50배의 크기로 압도한다고 썼다.
이 연구에서 끝에 싹이 달린 실은 평균 길이가 9.7밀리미터였고, 일부는 20밀리미터에 이르렀다. 발표된 논문은 평균 세포 길이를 9,000마이크로미터가 넘는다고, 즉 9밀리미터가 넘는다고 적고 있다. 연구자들은 X선과 레이저 현미경으로 실 전체를 3차원 영상으로 촬영했다. 그 결과 실 하나는 중간에 나누는 벽이 없는, 하나로 이어진 세포였다. 맨 끝만 예외여서, 그곳에서는 작은 딸세포가 한 개에서 네 개까지 떨어져 나온다.
크기 비교
- 평균 세포는 길이가 약 2마이크로미터인 대장균의 약 4,500배이다.
- 대장균을 키가 1.7미터인 사람 크기로 확대한다면, 같은 배율에서 T. magnifica는 길이가 약 7.7킬로미터일 것이다. 이는 높이가 8,849미터인 에베레스트산의 대부분에 해당한다.
- 평균 세포의 길이는 가까운 친척 T. namibiensis의 가장 큰 세포 길이의 약 12배이다.
- 평균 세포는 길이가 평균 9.6밀리미터인 생두 상태의 커피콩과 거의 같다.
- 길이가 2센티미터인 가장 긴 세포는 미국 페니의 지름과 비슷한 길이이다.
세포 하나가 이렇게 커지는 방법
세균은 작은 크기에 머물 것으로 예상된다. 세포 안에서 화학 물질을 확산, 즉 분자가 천천히 퍼지는 방식으로 옮기는데, 이 방식은 몇 마이크로미터 거리에서만 잘 통하기 때문이다. 연구자들은 T. magnifica의 특이한 구조가 이런 한계 가운데 일부를 피하는 데 도움이 된다고 생각한다.
각 세포 부피의 약 73%는 액포라고 하는 큰 중앙 주머니이다. 세포의 활동이 일어나는 내용물인 세포질은 가장자리를 따라 두께 약 3마이크로미터의 얇은 층을 이룰 뿐이다. 이 층에는 막으로 싸인 작은 구획이 많이 있으며, 이 구획 안에 세포의 DNA와 단백질을 만드는 장치가 들어 있다. 연구자들은 수박이나 키위 같은 과일 속 작은 씨앗을 뜻하는 말을 따서 이 구획에 ‘펩핀(pepin)’이라는 이름을 붙였다.
세균에서 이런 구획이 관찰된 적은 전에 없었다. 이 세포에는 유전자 전체 세트인 게놈의 사본도 많이 들어 있다. 사본 수는 1밀리미터당 37,000개로 추정되며, 이는 길이 2센티미터인 세포에서 약 74만 개에 해당한다.
사는 곳과 양분을 얻는 방법
이 세균은 카리브해 소앤틸리스 제도에 속한 섬 과들루프의 얕고 염분이 있는 맹그로브 늪에서 발견되었다. 물에 가라앉은 레드맹그로브(Rhizophora mangle) 잎에 붙어 흰 실이 무리 지어 자란다. magnifica라는 이름은 이 세균의 유별난 크기를 가리킨다.
이 세균의 게놈은 길이가 약 1200만 염기쌍이다. 염기쌍은 DNA 사다리의 가로대 하나에 해당한다. 이는 제빵 효모의 게놈과 같은 크기이다. 이 게놈에는 황 화합물에서 에너지를 얻는 유전자와 이산화탄소로 양분을 만드는 유전자가 많이 들어 있다.
출처
- A centimeter-long bacterium with DNA contained in metabolically active, membrane-bound organelles. Volland et al., Science, 2022.
- A centimeter-long bacterium with DNA compartmentalized in membrane-bound organelles. Volland et al., bioRxiv, 2022.
- How big is an E. coli cell and what is its mass?. In Cell Biology by the Numbers. Milo and Phillips, Garland Science.
- 8,848.86 metres. That's the height of Mt Everest now. The Kathmandu Post, 2020.
- Morpho-Physicochemical, Bioactive, and Antioxidant Profiling of Peruvian Coffea arabica L. Germplasm Reveals Promising Accessions for Agronomic and Nutraceutical Breeding. Cueva-Carhuatanta et al., Plants, 2025.
- Severe Weather 101: Hail Basics. NOAA National Severe Storms Laboratory.