Arkæiske acidofile nanoorganismer fra Richmond-minerne

Polyfyletisk gruppe af arkæer

Archaea-celle fra ARMAN-gruppen
Navn
Arkæiske acidofile nanoorganismer fra Richmond-minerne
titel status
ikke bestemt
Overordnet taxon
Domæne Archaea ( Archaea )
Repræsentanter
  • ARMAN-1
  • ARMAN-2
  • ARMAN-3
  • ARMAN-4
  • ARMAN-5

Archaeal Richmond Mine acidophilic nanoorganisms (ARMAN ) er  organismer fra det arkæiske domæne , som først blev beskrevet af Brett Baker i 2006 i den ekstremt sure Iron Mountain Mine det nordlige Californien . Disse nye arkæiske grupper er blevet navngivet ARMAN-1, ARMAN-2, ARMAN-3, ARMAN-4 og ARMAN-5. Forkortelsen for denne gruppe af arkæer blev valgt på en sådan måde, at den passer til navnet på ejeren af ​​minen - Ted Arman [1] . Tidligere polymerasekædereaktionsanalyser (PCR) af minevande kunne ikke påvise deres tilstedeværelse, da ARMAN-organismer har adskillige substitutioner, der forhindrer deres påvisning ved PCR med standard 16S rRNA - primere . Baker og kolleger var i stand til at detektere disse organismer ved at sekventere DNA'et fra minesamfundsorganismer ved hjælp af haglgeværmetoden [2] .

Oprindeligt blev de tre ARMAN-grupper antaget at være af phylum Euryarchaeotes . Yderligere revision af dataene, baseret på et mere detaljeret fylogenetisk træ af archaea, viste, at ARMAN tilhører DPANN-supertypen [3] . I øjeblikket er ARMAN opdelt i nye typer af Micrarchaeota ( Candidatus Micrarchaeum acidiphilum ) og Parvarchaeota , som længe har adskilt sig fra resten af ​​archaea. Forskellene mellem 16S rRNA- generne i de første tre ARMAN-grupper er 17 % [4] .

Fordeling

Analyse med ARMAN-specifikke fluorescerende prober viste, at ARMAN-celler altid er til stede i samfund forbundet med sur minedræning ved en mine i Iron Mountain (det nordlige Californien); pH i disse minevande når negative værdier (den laveste målte pH var -3,6 [5] ). Som regel er ARMAN-celler få i minesamfund (de tegner sig for 5-25% af samfundets indbyggere). I 2008 blev organismer meget tæt på ARMAN fundet i en sur mose i Finland [6] , i 2010 i en sur minedræning nær Rio Tinto (det sydøstlige Spanien ) [7] og i 2011 i let alkalisk dyb underjordisk varm kilde i Japan [8] .

Cellestruktur og økologi

I 2009 blev udyrkede ARMAN- celler fra minebiofilm analyseret ved hjælp af 3D -kryoelektrontomografi . Det viste sig, at størrelsen af ​​ARMAN-celler svarer til den nedre forudsagte grænse for levende celler: deres volumen er 0,009-0,04 µm³ . Interessant nok, på trods af den ekstremt lille størrelse af celler, blev der fundet flere typer vira på biofilmceller . De fandt også, at ARMAN-celler har et gennemsnit på 92 ribosomer pr. celle, mens Escherichia coli indeholder omkring 10.000 ribosomer pr. celle. ARMAN ser ud til at klare sig med et meget lavt antal metabolitter pr. celle, hvilket rejser spørgsmålet om minimumskravene til levende celler. 3D-rekonstruktion af ARMAN-celler i naturlige habitater viste, at nogle ARMAN-celler binder sig til andre arkæer fra ordenen Thermoplasmatales . Cellerne i disse archaea trænger ind i ARMAN -cellevæggen og når cytoplasmaet. Arten af ​​denne interaktion er uklar; måske er der tale om en slags parasitisme eller symbiose her . Det er muligt, at ARMAN modtager fra andre arkæer de metabolitter, som de ikke selv kan syntetisere [9] .

Genomik og proteomik

I 2006 blev genomerne fra repræsentanter for tre ARMAN-undergrupper sekventeret. Det første udkast til genom af Candidatus Micrarchaeum acidiphilum fra ARMAN-2 undergruppen er omkring 1 megabase (million basepar) langt. Genomerne af ARMAN-4 og ARMAN-5, også omkring 1 megabase i størrelse, er kendetegnet ved usædvanlige genstørrelser , der ligner dem for symbiotiske og parasitære bakterier . Dette faktum kan indikere interspecies interaktioner mellem ARMAN og andre arkæer. Derudover så det ud til, at ARMAN archaea på det fylogenetiske træ var placeret nær adskillelsespunktet mellem grenene af Euryarchaeotes og Crenarchaeotes , hvilket indikerer, at ARMANs deler mange genetiske træk med archaea af disse to grupper. Det skal bemærkes, at ARMAN har mange gener, der kun findes i krenarcheotes. Rekonstruktion af kendte metaboliske veje i ARMAN er meget vanskelig på grund af det usædvanligt store antal unikke gener fundet i arkæerne i denne gruppe [10] . I 2011 blev en ny type endonuklease involveret i tRNA - splejsning beskrevet i ARMAN-1 og ARMAN-2 archaea [11] .

Noter

  1. ↑ Sanders, Robert Weird, ultrasmå mikrober dukker op i sur minedræning (3. maj 2010). Hentet 3. august 2017. Arkiveret fra originalen 18. december 2014.
  2. ↑ Baker BJ , Tyson GW , Webb RI , Flanagan J. , Hugenholtz P. , Allen EE , Banfield JF Lineages of acidophilic archaea afsløret ved samfundsgenomisk analyse.  (engelsk)  // Science (New York, NY). - 2006. - Bd. 314, nr. 5807 . - S. 1933-1935. - doi : 10.1126/science.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. , Sievert SM . WT , Eisen JA , Hallam SJ , Kyrpides NC , Stepanauskas R. , Rubin EM , Hugenholtz P. , Woyke T. Indsigt i fylogeni og kodningspotentiale af mikrobielt mørkt stof.  (engelsk)  // Nature. - 2013. - Bd. 499, nr. 7459 . - S. 431-437. - doi : 10.1038/nature12352 . — 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 . ny phyla i anaerob kulstofcykling. (engelsk)  // Aktuel biologi : CB. - 2015. - Bd. 25, nr. 6 . - S. 690-701. - doi : 10.1016/j.cub.2015.01.014 . — PMID 25702576 .
  5. ↑ Nordstrom DK , Alpers CN Negativ pH, udblomstrende mineralogi og konsekvenser for miljøgenopretning på Iron Mountain Superfund-stedet, Californien  // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1999. - 30. marts ( bd. 96 , nr. 7 ). - S. 3455-3462 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.96.7.3455 .
  6. ↑ Juottonen H. , Tuittila ES , Juutinen S. , Fritze H. , Yrjälä K. Sæsonbestemt af rDNA- og rRNA-afledte arkæiske samfund og methanogent potentiale i en boreal myr.  (engelsk)  // ISME-tidsskriftet. - 2008. - Bd. 2, nr. 11 . - S. 1157-1168. - doi : 10.1038/ismej.2008.66 . — PMID 18650929 .
  7. ↑ Amaral-Zettler LA , Zettler ER , Theroux SM , Palacios C. , Aguilera A. , Amils R. Mikrobiel samfundsstruktur på tværs af livets træ i det ekstreme Río Tinto.  (engelsk)  // ISME-tidsskriftet. - 2011. - Bd. 5, nr. 1 . - S. 42-50. - doi : 10.1038/ismej.2010.101 . — PMID 20631808 .
  8. ↑ Murakami Shinnosuke , Fujishima Kosuke , Tomita Masaru , Kanai Akio. Metatranskriptomisk analyse af mikrober i en varm kilde med dybt undergrund ved havet afslører nye små RNA'er og typespecifik tRNA-nedbrydning  // Anvendt og miljømæssig mikrobiologi. - 2011. - 9. december ( bd. 78 , nr. 4 ). - S. 1015-1022 . — ISSN 0099-2240 . - doi : 10.1128/AEM.06811-11 .
  9. ↑ Sanders, Robert Weird, ultrasmå mikrober dukker op i sur minedræning (3. maj 2010). Hentet 3. august 2017. Arkiveret fra originalen 18. december 2014.
  10. ↑ Baker BJ , Comolli LR , Dick GJ , Hauser LJ , Hyatt D. , Dill BD , Land ML , Verberkmoes NC , Hettich RL , Banfield JF Enigmatic, ultrasmall, uncultivated Archaea.  (engelsk)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2010. - Bd. 107, nr. 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. En ny tRNA-splejsningsendonuklease med tre enheder fundet i ultrasmalle Archaea har bred substratspecificitet.  (engelsk)  // Nukleinsyreforskning. - 2011. - Bd. 39, nr. 22 . - P. 9695-9704. doi : 10.1093 / nar/gkr692 . — PMID 21880595 .