並非所有細菌都是一樣的。大多數細菌都是單細胞結構的，而且很小，只有萬分之幾公分長。但Epulopiscium 家族的細菌大到足以用肉眼看到，體積是它們更著名的表親大腸桿菌的100 萬倍。巨型細菌Epulopiscium v​​iviparus 的一項突破性研究顯示，它能產生獨特的能量，有望在未來的藻類利用中得到應用。

康乃爾大學和勞倫斯柏克萊國家實驗室的研究人員在最近發表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究中，首次描述了巨型細菌家族中一個物種的完整基因組，並將其命名為Epulopiscium viviparus。

農業與生命科學學院微生物學教授、該研究的通訊作者埃斯特-安格特（Esther Angert）說：”這種令人難以置信的巨型細菌在許多方面都是獨特而有趣的：它的巨大體積、繁殖方式、滿足新陳代謝需求的方法等等。揭示這種生物的基因組潛力讓我們大開眼界。”

Epulopiscium v​​iviparus 細菌群的顯微照片。來源：Esther Angert

棲息地和特徵

Epulopiscium 家族的第一個成員於1985 年被發現。該物種的所有成員都共生在熱帶海洋珊瑚礁環境（如大堡礁和紅海）中某些刀魚的腸道內。

安格特說，由於其巨大的體型，科學家最初認為它是某種獨特的原生動物。Epulopiscium這個名字來自拉丁文字根epulo和piscium，前者意為”客人”，後者意為”魚”。大多數細菌的繁殖方式是將自身分成兩半，產生兩個後代，而E. viviparus卻能產生多達12個自身拷貝，它們在母細胞內生長，然後被釋放出來，”活躍地遊動- -viviparus的意思是’活產'”，安格特說。

幾十年來，安格特一直與澳洲蜥蜴島研究站的魚類生物學家合作收集和研究樣本。

研究人員尤其有興趣了解E. viviparus 如何滿足其極端的新陳代謝需求。以環境中的營養物質為食而不是從陽光中獲取自身能量的細菌通常分為兩個陣營：能獲得氧氣的細菌和不能獲得氧氣的細菌。安格特說：”沒有氧氣，細菌通常利用發酵來獲取能量，而發酵生物無法從營養物質中獲得那麼多的好處。”

E.viviparus確實是一種發酵生物，這讓謎題變得更大了，因為它的巨大體型、極強的繁殖能力和游泳能力都需要更多的能量，而不是更少。

基因適應和能量生產

研究人員發現，E. viviparus 改變了自己的新陳代謝，以便充分利用環境，它使用一種罕見的方法來製造能量和移動（導致霍亂的細菌也使用同樣的游泳方法），並將其遺傳密碼的很大一部分用於製造酶，以獲取宿主腸道中的營養物質。其中產量最高的酶是用於製造ATP 的酶，ATP 是所有細胞的能量貨幣，沿著E. viviparus外緣的一層高度折疊的膜為能量產生和傳輸蛋白提供了重要的空間，這與更複雜生物細胞中粒線體的功能有著驚人的相似之處。

「我們都知道『粒線體是細胞的動力源』這句話，」安格特說，」令人驚訝的是，E. viviparus的這些膜與粒線體的模式趨於一致： 它們有高度折疊的膜，增加了這些產生能量的泵浦可以工作的表面積，而增加的表面積創造了一個能量來源。”

潛在應用與未來研究

安格特說，這項基礎研究在未來有許多潛在的應用，特別是因為E. viviparus有如此有效的策略來利用藻類中的營養物質。藻類是牲畜飼料、再生能源和人類營養日益增長的目標，因為它的生長不會與陸地農業競爭。

編譯來源：ScitechDaily