發現寄生在古菌的迷你細菌
自然界真的無奇不有，之前我們曾介紹過有「固氮體」的藻類「貝氏布拉藻」，顛覆了大家認為植物只有跟固氮菌共生才能獲取氮源的想法。
最近日本的研究團隊，發現了一種迷你細菌Minisyncoccus archaeiphilus。說這隻菌迷你，是因為它的長度為0.73 μm，寬度為0.46 μm，而一般的細菌長度大約介於1-2 μm；如大腸桿菌的長是2-6 μm 、寬是1-1.5 μm。如果算體積的話，它的體積只有標準1μm大小細菌的約15%，的確是很小。
這隻菌特別的地方還不只是小而已。研究團隊一開始找到它時就發現，這隻菌一定要跟一隻甲烷古菌Methanospirillum hungatei一起培養才長得起來。研究團隊研究它的基因體發現，這隻迷你細菌不知道是不是因為太小了，竟然缺少了很多必備的代謝途徑！
少了什麼呢？根據論文，這個細菌缺少了檸檬酸循環（TCA cycle）、糖解途徑（glycolysis）、糖類新生途徑（gluconeogenesis）、磷酸戊糖途徑（PPP，pentose phosphate pathway）這些主要能量代謝途徑。
光是少了上面那四個，就已經很難活了；但是它的「缺損清單」還沒列完呢！研究團隊發現，如氨基酸合成、核苷酸合成、輔因子（cofactors）合成、維生素（vitamins）合成以及脂肪酸（fatty acids）合成這些基礎生物合成途徑也都出現缺失。
雖然它保留了一些脂肪酸合成途徑的相關基因，以及一些基礎代謝功能相關的基因，不過缺了上面那麼多途徑，讓研究團隊懷疑它與甲烷古菌之間的關係恐怕不是共生，而是寄生。
另外，他們也發現這些細菌高度表現一些與寄生相關的基因，如具有肽聚糖結合結構域的胞外酶、IV型菌毛相關基因（可能用於附著）、分泌系統相關基因，以及各種轉運蛋白基因等。因此，他們決定進行進一步的測試，看看這隻菌是不是寄生菌。
首先，他們觀察這隻菌的生長依賴性。過去已經知道它無法單獨生長，只有與甲烷古菌（Methanospirillum hungatei）共培養才能生長。這次他們又測試了8種不同的甲烷古菌，但是只有 M. hungatei 能作為宿主。
接著，他們透過穿透式電子顯微鏡（TEM）觀察，在細菌附著處發現宿主細胞壁變形；掃描電子顯微鏡（SEM）觀察到，這隻細菌專門附著在宿主特定結構（plug structure）上。研究團隊在附著位置觀察到細胞外物質，可能與寄生過程有關。
通常被寄生對宿主一定會造成傷害，因此研究團隊也去觀察宿主活性。他們使用螢光原位雜交（FISH）去觀察宿主細胞的16S rRNA的數量（通常與代謝活性成正比）。因為活躍的細胞會有更多的核糖體，因此會有更多的rRNA，然後螢光的信號就會更強。
結果發現，被迷你細菌附著的甲烷古菌細胞，比未被附著的細胞有明顯較低的螢光信號，意味著被附著的宿主細胞有較低的核糖體活性，即代謝活性受到抑制。仔細觀察計數後發現，被超過5個迷你細菌附著的甲烷古菌細胞，其螢光信號顯著較低，意味著並不只是單純的被附著，更有可能是被寄生。
另外，研究團隊也發現，與迷你細菌共培養的甲烷古菌，不僅生長速度變慢、連甲烷產生速率也降低。雖然最終細胞密度相似，但綜合上述種種證據可以推斷，迷你細菌與甲烷古菌之間是一種寄生關係，而不是互利共生或其他類型的共生關係。迷你細菌依賴甲烷古菌生存，同時對宿主造成負面影響。
研究團隊觀察發現，這隻迷你細菌通常附著在宿主細胞的端部結構上，會形成單個或鏈狀細胞；在它的生命階段中，還具有「自由游泳」階段讓自己到處尋找新宿主。不過，研究團隊指出，雖然從16S rRNA基因序列分析可知，迷你細菌所屬的門Candidatus Patescibacteria（CPR）是細菌域中最大（占細菌域15%以上）、最多樣化的系統發育群之一，而且它們在環境中無處不在（ubiquitous），但是這個門的細菌並不好培養。這次養出來也讓研究團隊感到很開心，獲得了新技能（XD）。
這麼特別的細菌，是哪裡來的呢？研究團隊當初是從日本札幌市的一個處理對苯二甲酸和對苯二甲酸二甲酯製造廢水的厭氧生物反應器中取出的污泥，分離出了甲烷古菌以及迷你細菌。
天下之大，大概真的可以套用一下某個拍賣網站的台詞：什麼都有，什麼都不奇怪！
參考文獻：
Kuroda, K., Nakajima, M., Nakai, R., Hirakata, Y., Kagemasa, S., Kubota, K., Noguchi, T. Q. P., Yamamoto, K., Satoh, H., Nobu, M. K., & Narihiro, T. (2024). Microscopic and metatranscriptomic analyses revealed unique cross-domain parasitism between phylum Candidatus Patescibacteria/candidate phyla radiation and methanogenic archaea in anaerobic ecosystems. mBio, 15(3), e03102-23. https://doi.org/10.1128/mbio.03102-23
Nakajima, M., Nakai, R., Hirakata, Y., Kubota, K., Satoh, H., Nobu, M. K., Narihiro, T., & Kuroda, K. (2025). Minisyncoccus archaeiphilus gen. nov., sp. nov., a mesophilic, obligate parasitic bacterium and proposal of Minisyncoccaceae fam. nov., Minisyncoccales ord. nov., Minisyncoccia class. nov. and Minisyncoccota phyl. nov. formerly referred to as Candidatus Patescibacteria or candidate phyla radiation. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 75(1), 006668. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.006668
