DPANN - DPANN - Wikipedia

DPANN
25K15pA9Def4sec Arman 4 Box1.png
Parvarchaeum acidiphilum
Vědecká klasifikace
Doména:
Archaea
Nadkmen:
Skupina DPANN
Phyla[1]

DPANN je superkmen z Archaea poprvé navrženo v roce 2013. Mnoho členů vykazuje nové známky horizontální přenos genů z jiných oblastí života.[2] Jsou známí jako nanoarchaea nebo ultra-malá archaea vzhledem k jejich menší velikosti (nanometrické) ve srovnání s jinými archaea.

DPANN je zkratka tvořená iniciálami prvních pěti objevených skupin, Diapherotrites, Parvarchaeota, Aenigmarchaeota, Nanoarchaeota a Nanohaloarchaeota. Později Woesearchaeota a Pacearchaeota byly objeveny a navrženy v rámci superphylum DPANN.[3] V roce 2017 byl do tohoto nadkmen umístěn další kmen Altiarchaeota.[4]

DPANN seskupuje různé kmeny s řadou distribuce a metabolismu v životním prostředí, od symbiotických a termofilních forem, jako jsou Nanoarchaeota, acidofily jako Parvarchaeota a neextrémofilové jako Aenigmarchaeota a Diapherotrites. DPANN byl také detekován v podzemních vodách bohatých na dusičnany, na vodní hladině, ale ne níže, což naznačuje, že tyto taxony je stále poměrně obtížné lokalizovat.[5]

Vlastnosti

Vyznačují se malou velikostí ve srovnání s ostatními archaea (nanometrická velikost) a v souladu s jejich malými genom, mají omezené, ale dostatečné katabolické kapacity, aby vedly volný život, i když jich mnoho je epizymbionts to závisí na a symbiotický nebo parazitické spojení s jinými organismy. Mnoho z jeho charakteristik je podobných nebo analogických s charakteristikami ultra-malé bakterie (Skupina CPR).[3]

Omezené metabolické kapacity jsou produktem malého genomu a projevují se ve skutečnosti, že mnohým chybí centrální biosyntetický cesty pro nukleotidy, aminokyseliny, a lipidy; tedy většina archaea DPANN, jako je ARMAN archaea, které se spoléhají na jiné mikroby aby splnili své biologické požadavky. Ale ti, kteří mají potenciál svobodně žít, jsou fermentační a aerobní heterotrofy.[3]

Jsou většinou anaerobní, které nelze kultivovat. Žijí v extrémních prostředích, jako je termofilní, hyperacidofilní, hyperhalofilní nebo odolné vůči kovům; nebo také v mírném prostředí mořských a jezerních sedimenty. Zřídka se vyskytují na zemi nebo v otevřeném oceánu.[3]

Klasifikace

Fylogeneze

DPANN je první subtyp, který se podle fylogenetických analýz oddělil od archaeí. Některé analýzy dokonce zjistily, že mohou být parafyletické. Nedávné fylogenetické analýzy zjistily následující fylogenezi mezi kmeny.[3][16][17]

 

Bakterie

 
Archaea
 
DPANN 
 
 

Altiarchaeota

 
 
 

Diapherotrites

 
 

Micrarchaeota

 
 
 
 
 

Undinarchaeota

 
 
 

Aenigmarchaeota

 
 
 

Nanohaloarchaeota

 
 
 
 

Nanoarchaeota

 
 

Parvarchaeota

 
 
 
 

Mamarchaeota

 
 
 

Pacearchaeota

 
 

Woesearchaeota

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Euryarchaeota

 
Proteoarchaeota
 

PŘIPÍNÁČEK

 
Asgard
 
 

Lokiarchaeota

 
 
 

Odinarchaeota

 
 

Thorarchaeota

 
 
 
 
 

Heimdallarchaeota

 
(+α─proteobakterie)

Eukaryota

 
 
 
 
 
 

Další fylogenetické analýzy naznačují, že by DPANN mohl patřit Euryarchaeota nebo že to může být polyfyletický obsazení různých pozic v rámci Euryarchaeota. Diskutuje se také o tom, zda by kmen Altiarchaeota měl být zařazen do DPANN nebo Euryarchaeota.[17][18] Alternativní umístění DPANN ve fylogenetickém stromu je následující.[19] Fyla zahrnutá v DPANN je uzavřena v uvozovkách.

 

Bakterie

 
Archaea
Euryarchaeota
 
 

Termokoky

 
 
 

Hadesarchaea

 
 
 
 

Methanobakterie

 
 
 

Methanopyri

 
 

Methanokoky

 
 
 
 
 
 

Termoplazmy

 
 
 

Archaeoglobi

 
 
 

Methanomikrobie

 
 
 

"Nanohaloarchaeota "

 
 

Haloarchaea

 
 
 
 
 
 
 

"Altiarchaeota "

 
DPANN
 
 

Diapherotrites

 
 

Micrarchaeota

 
 
 
 

Undinarchaeota

 
 
 

Aenigmarchaeota

 
 
 
 

Nanoarchaeota

 
 

Parvarchaeota

 
 
 
 

Mamarchaeota

 
 
 

Pacearchaeota

 
 

Woesearchaeota

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Proteoarchaeota
 

PŘIPÍNÁČEK

 
Asgard
 
 

Lokiarchaeota

 
 
 

Odinarchaeota

 
 

Thorarchaeota

 
 
 
 
 

Heimdallarchaeota

 
(+α─proteobakterie)

Eukaryota

 
 
 
 
 

Reference

  1. ^ Castelle CJ, Banfield JF (2018). „Hlavní nové mikrobiální skupiny rozšiřují rozmanitost a mění naše chápání stromu života“. Buňka. 172 (6): 1181–1197. doi:10.1016 / j.cell.2018.02.016. PMID  29522741.
  2. ^ 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, Liu WT, Eisen JA, Hallam SJ , Kyrpides NC, Stepanauskas R, Rubin EM, Hugenholtz P, Woyke T (červenec 2013). „Pohledy na fylogenetický a kódovací potenciál mikrobiální temné hmoty“ (PDF). Příroda. 499 (7459): 431–437. doi:10.1038 / příroda12352. PMID  23851394.
  3. ^ A b C d E F 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 (březen 2015). „Genomická expanze domény archaea zdůrazňuje role organismů z nové fyly v anaerobním cyklu uhlíku“. Aktuální biologie. 25 (6): 690–701. doi:10.1016 / j.cub.2015.01.014. PMID  25702576.
  4. ^ Spang A, Caceres EF, Ettema TJ (srpen 2017). „Genomický průzkum rozmanitosti, ekologie a evoluce archaické oblasti života“. Věda. 357 (6351): eaaf3883. doi:10.1126 / science.aaf3883. PMID  28798101.
  5. ^ Ludington WB, Seher TD, Applegate O, Li X, Kliegman JI, Langelier C, Atwill ER, Harter T, DeRisi JL (2017-04-06). „Posouzení biosyntetického potenciálu zemědělské podzemní vody prostřednictvím metagenomického sekvenování: V podzemních vodách bohatých na dusičnany dominuje rozmanitá komunita anammoxů“. PLOS One. 12 (4): e0174930. doi:10.1371 / journal.pone.0174930. PMC  5383146. PMID  28384184.
  6. ^ Online databáze genomů
  7. ^ Comolli LR, Baker BJ, Downing KH, Siegerist CE, Banfield JF (únor 2009). „Trojrozměrná analýza struktury a ekologie nového, ultra malého archeona“. Časopis ISME. 3 (2): 159–167. doi:10.1038 / ismej.2008.99. PMID  18946497.
  8. ^ Baker BJ, Tyson GW, Webb RI, Flanagan J, Hugenholtz P, Allen EE, Banfield JF (prosinec 2006). „Počty linií acidofilní archea odhalené genomickou analýzou komunity“. Věda. 314 (5807): 1933–1935. doi:10.1126 / science.1132690. PMID  17185602.
  9. ^ Murakami S, Fujishima K, Tomita M, Kanai A (únor 2012). „Metatranskriptomická analýza mikrobů v oceánském hluboko podpovrchovém horkém prameni odhaluje nové malé RNA a typově specifickou degradaci tRNA“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 78 (4): 1015–1022. doi:10.1128 / AEM.06811-11. PMC  3272989. PMID  22156430.
  10. ^ Baker BJ, Comolli LR, Dick GJ, Hauser LJ, Hyatt D, Dill BD, Land ML, Verberkmoes NC, Hettich RL, Banfield JF (květen 2010). „Záhadný, velmi malý, neobdělávaná Archaea“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 107 (19): 8806–8811. doi:10.1073 / pnas.0914470107. PMC  2889320. PMID  20421484.
  11. ^ Ortiz-Alvarez R, Casamayor EO (duben 2016). „Vysoký výskyt Pacearchaeota a Woesearchaeota (Archaea superphylum DPANN) v povrchových vodách oligotrofních vysokohorských jezer“. Zprávy o mikrobiologii životního prostředí. 8 (2): 210–217. doi:10.1111/1758-2229.12370. PMID  26711582.
  12. ^ Takai K, Moser DP, DeFlaun M, Onstott TC, Fredrickson JK (prosinec 2001). „Rozmanitost archaealu ve vodách hlubokých jihoafrických zlatých dolů“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 67 (12): 5750–5760. doi:10.1128 / AEM.67.21.5750-5760.2001. PMC  93369. PMID  11722932.
  13. ^ Narasingarao P, Podell S, Ugalde JA, Brochier-Armanet C, Emerson JB, Brocks JJ, Heidelberg KB, Banfield JF, Allen EE (leden 2012). „Metagenomické shromáždění de novo odhaluje hojnou novou hlavní linii Archea v mikrobiálních komunitách hypersalinů“. Časopis ISME. 6 (1): 81–93. doi:10.1038 / ismej.2011.78. PMC  3246234. PMID  21716304.
  14. ^ Waters E, Hohn MJ, Ahel I, Graham DE, Adams MD, Barnstead M, Beeson KY, Bibbs L, Bolanos R, Keller M, Kretz K, Lin X, Mathur E, Ni J, Podar M, Richardson T, Sutton GG Simon M, Soll D, Stetter KO, Short JM, Noordewier M (říjen 2003). "Genom Nanoarchaeum equitans: vhled do rané evoluce archaealu a odvozeného parazitismu. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 100 (22): 12984–12988. doi:10.1073 / pnas.1735403100. PMC  240731. PMID  14566062.
  15. ^ Podar M, Makarova KS, Graham DE, Wolf YI, Koonin EV, Reysenbach AL (prosinec 2013). „Pohledy na evoluci archaealu a symbiózu z genomů nanoarchaeonu a jeho odvozeného crenarchaeal hostitele z Obsidian Pool, Yellowstonský národní park“. Biology Direct. 8 (1): 9. doi:10.1186/1745-6150-8-9. PMC  3655853. PMID  23607440.
  16. ^ Williams TA, Szöllősi GJ, Spang A, Foster PG, Heaps SE, Boussau B a kol. (Červen 2017). „Integrované modelování evoluce genů a genomů zakořenilo archaický strom života“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 114 (23): E4602 – E4611. doi:10.1073 / pnas.1618463114. PMC  5468678. PMID  28533395.
  17. ^ A b Dombrowski N, Williams TA, Sun J, Woodcroft BJ, Lee JH, Minh BQ a kol. (Srpen 2020). „Undinarchaeota osvětluje fylogenezi DPANN a dopad přenosu genů na vývoj archaealů“. Příroda komunikace. 11 (1): 3939. doi:10.1038 / s41467-020-17408-w. PMC  7414124. PMID  32770105.
  18. ^ Nina Dombrowski, Jun-Hoe Lee, Tom A Williams, Pierre Offre, Anja Spang (2019). Genomická rozmanitost, životní styl a evoluční původ archaea DPANN. Příroda.
  19. ^ Jordan T. Bird, Brett J. Baker, Alexander J. Probst, Mircea Podar, Karen G. Lloyd (2017). Kulturně nezávislá genomická srovnání odhalují environmentální adaptace pro Altiarchaeales. Hranice.

externí odkazy