Les
biologistes ont souvent différencié les procaryotes des eucaryotes par leur
taille. Les cellules procaryotes sont généralement plus petites que les
cellules eucaryotes. Comparés aux eucaryotes, les procaryotes se développent
extrêmement rapidement et sont dépourvus des systèmes vésiculaires complexes de
transport des cellules eucaryotes. On a dit qu' ils étaient plus petits à cause de la
lenteur de la diffusion des nutriments et donc la nécessité d'un rapport surface/volume
élevé. Aussi, lorsque Fishelson, Montgomery et Myrberg découvrirent un grand
microorganisme en forme de cigare dans l'intestin du poisson chirurgien de la
mer Rouge, Acanthurus nigrofuscus, ils suggérèrent dans leur publication
de 1985 qu'il s’agissait d'un protiste. Il paraissait trop grand pour être
quoique ce soit d’autre.
En 1993, Esther Angert, Kendall Clemens et Norman Pace
utilisèrent les comparaisons de séquences de l'ARN-r pour identifier le micro-organisme
comme un procaryote proche du genre Grampositif Clostridium ; il porte
maintenant le nom de Epulopiscium fishelsoni (du latin epulum :
banquet et piscium : poisson). E. fishelsoni peut atteindre la
taille de 80 sur 600 µm, sa longueur normale va de 200 à 500 µm. Son volume est
donc un million de fois plus grand que celui d’Escherichia coli. Malgré
cette taille énorme, l'organisme a la structure d'une cellule procaryote. Il
est mobile et nage à la vitesse d'environ deux longueurs par seconde (soit 2,4
cm/min) grâce aux flagelles typiquement bactériens qui couvrent sa surface. Le
cytoplasme contient de larges nucléoïdes et de nombreux ribosomes, nécessaires
à une cellule si grande.
Epulopiscium semble dépasser
les limites de taille dictées par la diffusion grâce à une couche externe
formée par une membrane plasmique très convolutée. Ceci augmente la surface
cellulaire et facilite le transport des aliments. Epulopiscium se transmet d'un
hôte à un autre par contamination fécale de la nourriture des poissons. La
bactérie est éliminée si le poisson est mis à la diète pour quelques jours. Si
des poissons jeunes indemnes de bactéries sont mis en contact avec des hôtes
infectés, ils seront infectés à leur tour ; ceci ne se produit pas si les
poissons sains sont des adultes.
En 1997, Heidi
Sehulz découvre un procaryote encore plus grand dans un sédiment océanique au
large des côtes de Namibie. Thiomargarita namibiensis est une bactérie
sphérique, d'un diamètre entre 100 et 750 µm, formant souvent
des chaînes ; son volume est plus de 100 fois plus important que celui de E. fishelsoni. La cellule est
occupée à 98 % par une vacuole contenant un liquide riche en nitrates ; celle-ci
est entourée d'une couche de cytoplasme (de 0,5 à 2 µm) remplie de granules
de soufre. L'épaisseur de la couche de cytoplasme est semblable à celle de la
plupart des bactéries, elle est suffisement fine pour permettre une diffusion
convenable. Le nitrate sert d'accepteur d'électrons pour l'oxydation du soufre
et la production d'énergie.
La découverte de
ces procaryotes a fortement affaibli l'idée de différencier procaryotes et
eucaryotes d'après la taille de la cellule. Ils sont certainement plus grands
qu'une cellule eucaryote normale. De plus, on a découvert que des cellules
eucaryotes pouvaient avoir une taille inférieure à ce que l'on pensait possible.
Le meilleure exemple est Nanochlorum eukaryotum qui, d’un diamètre
de 1 à 2 µm
seulement,
n'en est pas moins un vrai eucaryote avec un noyau, un chloroplaste et une
mitochondrie. Il faut donc réévaluer nos idées sur les facteurs limitant la
taille de la cellule procaryote et on ne peut plus affirmer que les grandes cellules
sont eucaryotes et les petites procaryotes.
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