Régészeti acidofil nanoorganizmusok a richmondi bányákból

Az Archaeal Richmond Mine acidofil nanoorganizmusai (ARMAN ) a régészeti tartományból származó  szervezetek, amelyeket Brett Baker írt le először 2006-ban az észak - kaliforniai rendkívül savas Iron Mountain Mine ban . Ezek az új archeai csoportok az ARMAN-1, ARMAN-2, ARMAN-3, ARMAN-4 és ARMAN-5 nevet kapták. Ennek az archaea-csoportnak a rövidítését úgy választották meg, hogy egyezzen a bánya tulajdonosának - Ted Arman - nevével [1] . Korábbi bányavíz elemzés polimeráz láncreakcióval (PCR) nem tudta kimutatni jelenlétüket, mivel az ARMAN organizmusok számos olyan szubsztitúcióval rendelkeznek, amelyek nem teszik lehetővé a 16S rRNS standard primerekkel végzett PCR-rel történő kimutatását . Baker és munkatársai a bányászközösségi élőlények DNS - ének szekvenálásával tudták kimutatni ezeket az organizmusokat a shotgun módszerrel [2] .

Kezdetben úgy gondolták, hogy a három ARMAN-csoport az Euryarchaeotes törzsébe tartozik . Az adatok további revíziója az archaea egy részletesebb filogenetikai fája alapján kimutatta, hogy az ARMAN a DPANN szupertípusba tartozik [3] . Jelenleg az ARMAN új típusú Micrarchaeota ( Candidatus Micrarchaeum acidiphilum ) és Parvarchaeota típusokra oszlik , amelyek már régóta elkülönültek az archaea többi részétől. Az első három ARMAN-csoport 16S rRNS- génjei között 17%-os a különbség [4] .

Elosztás

Az ARMAN-specifikus fluoreszcens szondákkal végzett elemzés azt mutatta, hogy az ARMAN-sejtek mindig jelen vannak a savas bányavízelvezetéssel kapcsolatos közösségekben az Iron Mountain-i bányában (Észak-Kalifornia); Ezeknek a bányavizeknek a pH -ja eléri a negatív értékeket (a legalacsonyabb mért pH -3,6 [5] volt ). Az ARMAN-sejtek általában kevés a bányaközösségekben (a közösség lakóinak 5-25%-át teszik ki). 2008-ban az ARMAN-hoz nagyon közeli élőlényeket találtak egy savas lápban Finnországban [6] , 2010-ben egy savas bányavízelvezetőben Rio Tinto közelében ( Spanyolország délkeleti része ) [7] , 2011-ben pedig Japánban egy enyhén lúgos, mély földalatti melegforrásban. [8] .

Sejtszerkezet és ökológia

2009-ben a bányák biofilmjéből származó tenyésztetlen ARMAN sejteket 3D krioelektrontomográfia segítségével elemezték . Kiderült, hogy az ARMAN sejtek mérete megfelel az élő sejtek előre jelzett alsó határának: térfogatuk 0,009-0,04 µm³ . Érdekes módon a sejtek rendkívül kis mérete ellenére többféle vírust találtak a biofilm sejteken . Azt is megállapították, hogy az ARMAN sejtek átlagosan 92 riboszómát tartalmaznak sejtenként, míg az Escherichia coli sejtenként körülbelül 10 000 riboszómát tartalmaz. Úgy tűnik, hogy az ARMAN megéri a sejtenkénti metabolitok nagyon alacsony számát, ami felveti az élő sejtek minimális követelményeinek kérdését. Az ARMAN sejtek 3D rekonstrukciója természetes élőhelyen azt mutatta, hogy egyes ARMAN sejtek a Thermoplasmatales rendbe tartozó más archaeákhoz kapcsolódnak . Ezeknek az archaeáknak a sejtjei áthatolnak az ARMAN sejtfalon, és elérik a citoplazmát. Ennek a kölcsönhatásnak a természete nem világos; talán itt valamiféle parazitizmus vagy szimbiózis van köze . Lehetséges, hogy az ARMAN más archaeáktól megkapja azokat a metabolitokat, amelyeket nem tud maguk szintetizálni [9] .

Genomika és proteomika

2006-ban három ARMAN alcsoport képviselőjének genomját szekvenálták. Az ARMAN-2 alcsoportból származó Candidatus Micrarchaeum acidiphilum első genomvázlata körülbelül 1 megabázis (millió bázispár) hosszú. A szintén körülbelül 1 megabázis méretű ARMAN-4 és ARMAN-5 genomja szokatlan génmérettel különbözik , hasonlóan a szimbiotikus és parazita baktériumokéhoz . Ez a tény fajok közötti kölcsönhatásra utalhat az ARMAN és más archeák között. Ezenkívül a filogenetikai fán az ARMAN archaea az Euryarchaeotes és Crenarchaeotes ágai elválasztási pontjának közelében található , ami azt jelzi, hogy az ARMAN-ok sok genetikai tulajdonsággal rendelkeznek e két csoport archaeájával. Meg kell jegyezni, hogy az ARMAN-nak sok génje van, amelyek csak a krenarcheotákban találhatók meg. Az ARMAN ismert metabolikus útvonalainak rekonstrukciója nagyon nehéz, mivel szokatlanul sok egyedi gén található ennek a csoportnak az archeában [10] . 2011- ben az ARMAN-1 és ARMAN-2 archaeákban egy új típusú endonukleázt írtak le, amely részt vesz a tRNS splicingben [11] .

Jegyzetek

1. ↑ Sanders, Robert Weird, rendkívül kicsi mikrobák bukkannak fel a savas bányavízelvezetésben (2010. május 3.). Letöltve: 2017. augusztus 3. Az eredetiből archiválva : 2014. december 18.. (határozatlan)
2. ↑ Baker BJ , Tyson GW , Webb RI , Flanagan J. , Hugenholtz P. , Allen EE , Banfield JF Az acidophilic archaea vonalai, amelyeket közösségi genomikai elemzés tárt fel.  (angol)  // Tudomány (New York, NY). - 2006. - Vol. 314. sz. 5807 . - P. 1933-1935. - doi : 10.1126/tudomány.1132690 . — PMID 17185602 .
3. ↑ Rinke C. , Schwientek P. , Sczyrba A. , Ivanova NN , Anderson IJ , Cheng JF , Darling A. , Malfatti S. , Swan BK , Gies EA , Dodsworth JA , Hedlund BP , Tsiamis G. , Liiu SM WT , Eisen JA , Hallam SJ , Kyrpides NC , Stepanauskas R. , Rubin EM , Hugenholtz P. , Woyke T. Betekintés a mikrobiális sötét anyag törzsébe és kódoló potenciáljába.  (angol)  // Természet. - 2013. - Kt. 499, sz. 7459 . - P. 431-437. - doi : 10.1038/természet12352 . — PMID 23851394 .
4. ↑ Castelle CJ , Wrighton KC , Thomas BC , Hug LA , Brown CT , Wilkins MJ , Frischkorn KR , Tringe SG , Singh A. , Markillie LM , Taylor RC , Williams KH , Banfield JF . új törzs az anaerob szénciklusban.  (angol)  // Jelenlegi biológia : CB. - 2015. - Kt. 25, sz. 6 . - P. 690-701. - doi : 10.1016/j.cub.2015.01.014 . — PMID 25702576 .
5. ↑ Nordstrom DK , Alpers CN Negatív pH, kivirágzó ásványtan és a környezet helyreállításának következményei az Iron Mountain Superfund telephelyén, Kalifornia  // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1999. - március 30. ( 96. évf. , 7. szám ). - S. 3455-3462 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.96.7.3455 .
6. ↑ Juottonen H. , Tuittila ES , Juutinen S. , Fritze H. , Yrjälä K. Seasonality of rDNS- and rRNA-derived archaeal communities and methanogenic potencial in a borealis mire.  (angol)  // Az ISME folyóirat. - 2008. - Vol. 2, sz. 11 . - P. 1157-1168. - doi : 10.1038/ismej.2008.66 . — PMID 18650929 .
7. ↑ Amaral-Zettler LA , Zettler ER , Theroux SM , Palacios C. , Aguilera A. , Amils R. Mikrobiális közösség szerkezete az élet fáján keresztül a szélső Río Tinto-ban.  (angol)  // Az ISME folyóirat. - 2011. - 20. évf. 5, sz. 1 . - P. 42-50. - doi : 10.1038/ismej.2010.101 . — PMID 20631808 .
8. ↑ Murakami Shinnosuke , Fujishima Kosuke , Tomita Masaru , Kanai Akio. Mikrobák metatranszkriptomikus elemzése egy óceánparti mély, felszín alatti meleg forrásban új kis RNS-eket és típusspecifikus tRNS-lebomlást tár fel  // Alkalmazott és környezeti mikrobiológia. - 2011. - december 9. ( 78. évf. 4. szám ). - S. 1015-1022 . — ISSN 0099-2240 . - doi : 10.1128/AEM.06811-11 .
9. ↑ Sanders, Robert Weird, rendkívül kicsi mikrobák bukkannak fel a savas bányavízelvezetésben (2010. május 3.). Letöltve: 2017. augusztus 3. Az eredetiből archiválva : 2014. december 18.. (határozatlan)
10. ↑ Baker BJ , Comolli LR , Dick GJ , Hauser LJ , Hyatt D. , Dill BD , Land ML , Verberkmoes NC , Hettich RL , Banfield JF Enigmatic, ultrakicsi, nem művelt Archaea.  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2010. - 20. évf. 107. sz. 19 . - P. 8806-8811. - doi : 10.1073/pnas.0914470107 . — PMID 20421484 .
11. ↑ Fujishima K. , Sugahara J. , Miller CS , Baker BJ , Di Giulio M. , Takesue K. , Sato A. , Tomita M. , Banfield JF , Kanai A. Egy új, három egységből álló tRNS splicing endonukleázt találtak ultrasmall Archaeában széles szubsztrátspecifitással rendelkezik.  (angol)  // Nukleinsavak kutatása. - 2011. - 20. évf. 39. sz. 22 . - P. 9695-9704. doi : 10.1093 / nar/gkr692 . — PMID 21880595 .