Arkeala acidofila nanoorganismer från Richmondgruvorna

Archaeal Richmond Mine acidophilic nanoorganisms (ARMAN ) är  organismer från den arkeala domänen som först beskrevs av Brett Baker 2006 i den extremt sura Iron Mountain Mine norra Kalifornien . Dessa nya arkeiska grupper har fått namnet ARMAN-1, ARMAN-2, ARMAN-3, ARMAN-4 och ARMAN-5. Förkortningen för denna grupp av arkéer valdes på ett sådant sätt att den matchade namnet på ägaren till gruvan - Ted Arman [1] . Tidigare analyser av polymeraskedjereaktion (PCR) av gruvvatten misslyckades med att detektera deras närvaro, eftersom ARMAN-organismer har flera substitutioner som förhindrar att de upptäcks med PCR med standard 16S rRNA- primrar . Baker och kollegor kunde upptäcka dessa organismer genom att sekvensera DNA från gruvsamhällesorganismer med hjälp av hagelgevärsmetoden [2] .

Ursprungligen troddes de tre ARMAN-grupperna vara av phylum Euryarchaeotes . Ytterligare revidering av data, baserad på ett mer detaljerat fylogenetiskt träd av archaea, visade att ARMAN tillhör DPANN-supertypen [3] . För närvarande är ARMAN uppdelad i nya typer av Micrarchaeota ( Candidatus Micrarchaeum acidiphilum ) och Parvarchaeota , som länge har separerats från resten av archaea. Skillnaderna mellan 16S rRNA- generna i de tre första ARMAN-grupperna är 17 % [4] .

Distribution

Analyser med ARMAN-specifika fluorescerande prober visade att ARMAN-celler alltid finns i samhällen som är förknippade med sur mindränering vid en gruva i Iron Mountain (norra Kalifornien); pH i dessa gruvvatten når negativa värden (det lägsta uppmätta pH var -3,6 [5] ). Som regel är ARMAN-celler få i gruvsamhällen (de står för 5–25 % av samhällets invånare). 2008 hittades organismer mycket nära ARMAN i en sur myr i Finland [6] , 2010 i en sur gruvavrinning nära Rio Tinto (sydöstra Spanien ) [7] och 2011 i svagt alkaliska djupa underjordiska varma källor i Japan [8] .

Cellstruktur och ekologi

2009 analyserades oodlade ARMAN- celler från gruvbiofilmer med hjälp av 3D -kryoelektrontomografi . Det visade sig att storleken på ARMAN-celler motsvarar den nedre förutsagda gränsen för levande celler: deras volym är 0,009–0,04 µm³ . Intressant nog, trots den extremt lilla storleken på celler, hittades flera typer av virus på biofilmceller . De fann också att ARMAN-celler har i genomsnitt 92 ribosomer per cell, medan Escherichia coli innehåller cirka 10 000 ribosomer per cell. ARMAN verkar klara sig med ett mycket lågt antal metaboliter per cell, vilket väcker frågan om minimikraven för levande celler. 3D-rekonstruktion av ARMAN-celler i naturliga livsmiljöer visade att vissa ARMAN-celler fäster till andra arkéer från ordningen Thermoplasmatales . Cellerna i dessa arkéer penetrerar ARMAN -cellväggen och når cytoplasman. Naturen av denna interaktion är oklart; kanske är någon form av parasitism eller symbios inblandad här . Det är möjligt att ARMAN får från andra arkéer de metaboliter som de inte själva kan syntetisera [9] .

Genomik och proteomik

År 2006 sekvenserades genomen från representanter för tre ARMAN-undergrupper. Det första utkastet till genomet av Candidatus Micrarchaeum acidiphilum från undergruppen ARMAN-2 är cirka 1 megabas (miljon baspar) långt. Genomerna av ARMAN-4 och ARMAN-5, också cirka 1 megabas i storlek, kännetecknas av ovanliga genstorlekar , liknande de för symbiotiska och parasitära bakterier . Detta faktum kan indikera interspecies interaktioner mellan ARMAN och andra arkéer. Dessutom, på det fylogenetiska trädet, verkade ARMAN archaea vara belägen nära punkten för separation av grenarna av Euryarchaeotes och Crenarchaeotes , vilket indikerar att ARMANs delar många genetiska egenskaper med archaea av dessa två grupper. Det bör noteras att ARMAN har många gener som bara finns i krenarcheotes. Återuppbyggnad av kända metabola vägar i ARMAN är mycket svår på grund av det ovanligt stora antalet unika gener som finns i arkéerna i denna grupp [10] . 2011 beskrevs en ny typ av endonukleas involverad i tRNA- splitsning i ARMAN-1 och ARMAN-2 archaea [11] .

Anteckningar

1. ↑ Sanders, Robert Konstigt, ultrasmå mikrober dyker upp i sur gruvdränering (3 maj 2010). Hämtad 3 augusti 2017. Arkiverad från originalet 18 december 2014. (obestämd)
2. ↑ Baker BJ , Tyson GW , Webb RI , Flanagan J. , Hugenholtz P. , Allen EE , Banfield JF Lineages of acidophilic archaea avslöjade genom gemenskapsgenomanalys.  (engelska)  // Science (New York, NY). - 2006. - Vol. 314, nr. 5807 . - P. 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. Insikter i fylogenin och kodningspotentialen hos mikrobiell mörk materia.  (engelska)  // Nature. - 2013. - Vol. 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 Genomisk expansion av domänarkaea-organismers roller ny phyla inom anaerob kolcykling.  (engelska)  // Aktuell biologi: CB. - 2015. - Vol. 25, nr. 6 . - s. 690-701. - doi : 10.1016/j.cub.2015.01.014 . — PMID 25702576 .
5. ↑ Nordstrom DK , Alpers CN Negativt pH, efflorescerande mineralogi och konsekvenser för miljörestaurering på Iron Mountain Superfund-platsen, Kalifornien  // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1999. - 30 mars ( vol. 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. Seasonality of rDNA- and rRNA-derived archaeal communities and methanogenic potential in a boreal myre.  (engelska)  // ISME-tidskriften. - 2008. - Vol. 2, nr. 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. Mikrobiell gemenskapsstruktur tvärs över livets träd i det extrema Río Tinto.  (engelska)  // ISME-tidskriften. - 2011. - Vol. 5, nr. 1 . - S. 42-50. - doi : 10.1038/ismej.2010.101 . — PMID 20631808 .
8. ↑ Murakami Shinnosuke , Fujishima Kosuke , Tomita Masaru , Kanai Akio. Metatranskriptomisk analys av mikrober i en varm källa vid havet vid havet avslöjar nya små RNA och typspecifik tRNA-nedbrytning  // Tillämpad och miljömikrobiologi. - 2011. - 9 december ( vol. 78 , nr 4 ). - S. 1015-1022 . — ISSN 0099-2240 . - doi : 10.1128/AEM.06811-11 .
9. ↑ Sanders, Robert Konstigt, ultrasmå mikrober dyker upp i sur gruvdränering (3 maj 2010). Hämtad 3 augusti 2017. Arkiverad från originalet 18 december 2014. (obestämd)
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.  (engelska)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2010. - Vol. 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. Ett nytt tRNA-skarvningsendonukleas med tre enheter som finns i ultrasmå Archaea har bred substratspecificitet.  (engelska)  // Nukleinsyraforskning. - 2011. - Vol. 39, nr. 22 . - P. 9695-9704. doi : 10.1093 / nar/gkr692 . — PMID 21880595 .