Haloarchaea - Haloarchaea

"Halobacteria" přeadresuje tady. Rod viz Halobacterium.

Haloarchaea
Halobacteria.jpg
Halobacterium sp. kmen NRC-1, každá buňka asi 5 µm v délce.
Vědecká klasifikace
Doména:
Archaea
Království:
Euryarchaeota
Kmen:
Euryarchaeota
Třída:
Halobakterie

Grant a kol. 2002
Objednat
Synonyma
  • Halomebacteria Cavalier-Smith 2002
  • Haloarchaea DasSarma a DasSarma 2008

Haloarchaea (halofilní archaea, halofilních archebakterií, halobakterie)[1] plocha třída z Euryarchaeota,[2] nalezen v voda nasycený nebo téměř nasycený sůl. Halobakterie jsou nyní uznávány jako archaea, spíše než bakterie a jsou jednou z největších skupin. Název „halobakterie“ byl této skupině organismů přiřazen před existencí doména Archaea byl realizován a při platnosti podle taxonomické pravidla, měla by být aktualizována.[3] Halophilic archaea jsou obecně označovány jako haloarchaea odlišit je od halofilních bakterií.

Tyto mikroorganismy jsou členy halofil komunita v tom, že k růstu vyžadují vysoké koncentrace solí, přičemž většina druhů vyžaduje více než 2,0 milionu NaCl pro růst a přežití.[4] Jsou zřetelnou evoluční větví Archaea se vyznačuje tím, že má etherové spojení lipidy a absence mureinu v jejich buněčné stěny.

Haloarchaea může růst aerobně nebo anaerobně. Části membrány haloarchaea jsou purpurově zbarvené,[5] a velké květy haloarchaea vypadají od pigmentu načervenalé bakteriorhodopsin, související s sítnice pigment rhodopsin, který používá k přeměně světelné energie na chemickou energii procesem, který s ním nesouvisí chlorofyl -na základě fotosyntéza.

Haloarchaea má potenciál solubilizovat fosfor. Halofilní archaea solubilizující fosfor může dobře hrát roli ve výživě P (fosfor) pro vegetaci rostoucí v hypersalinních půdách. Haloarchaea může mít také použití jako očkovací látky pro plodiny rostoucí v hypersalinních oblastech.[6]

Taxonomie

Extrémně halofilní, aerobní členové Archeai jsou zařazeni do čeledi Halobacteriaceae, řádu Halobacteriales ve třídě III. Halobacteria kmene Euryarchaeota (Mezinárodní výbor pro systematiku prokaryot, Podvýbor pro taxonomii Halobacteriaceae). V květnu 2016 zahrnuje rodina Halobacteriaceae 213 druhů v 50 rodech.

Klasifikace Gupta et al.[15][16]

Halobacteriales

  • Halobacteriaceae (rody typu: Halobacterium)

　　Haladaptatus, Halalkalicoccus, Haloarchaeobius, Halarchaeum, Halobacterium, Halocalculus, Halorubellus, Halorussus, "Halosiccatus", Halovenus, Natronoarchaeum, Natronomonas, Salarchaeum.

  • Haloarculaceae (rody typu: Haloarcula)

　　Halapricum, Haloarcula, Halomicroarcula, Halomicrobium, Halorientalis, Halorhabdus, Halosimplex.

  • Halococcaceae (rody typu: Halococcus)

　　Halococcus.

Haloferacales

  • Haloferacaceae (rody typu: Haloferax)

　　Halabellus, Haloferax, Halogeometricum, (Halogran), Halopelagius, Haloplanus, Haloquadratum, Halosarcina.

  • Halorubraceae (rody typu: Halorubrum)

　　Halobaculum, (Halogran), Halohasta, Halolamina, Halonotius, Halopenitida, Halorubrum, Salinigranum.

Natrialbales

  • Natrialbaceae (rody typu: Natrialba)

　　Halobiforma, Halopiger, Halostagnicola, Haloterrigena, Halovarius, Halovivax, Natrialba, Natribaculum, Natronobacterium, Natronococcus, Natronolimnobius, Natronorubrum, Salinarchaeum.

Životní prostředí

Solné rybníky s růžově zbarvenou Haloarchaea na okraji San Francisco Bay, blízko Fremont, Kalifornie

Haloarchaea vyžaduje k růstu koncentraci solí přesahující 2 M (nebo přibližně 10%) a optimální růst obvykle nastává při mnohem vyšších koncentracích, obvykle 20–25%. Haloarchaea však může dorůst až do nasycení (asi 37% solí).[17]

Haloarchaea se vyskytují hlavně v hypersalinních jezerech a solárních solích. Jejich vysoké hustoty ve vodě často vedou k růžovému nebo červenému zabarvení vody (buňky s vysokou úrovní karotenoidových pigmentů, pravděpodobně pro ochranu proti UV záření).[18] Někteří z nich žijí v podzemních ložiscích kamenné soli, včetně jednoho ze středa pozděho Eocen (Před 38–41 miliony let).[19] Byly hlášeny některé i starší z doby před více než 250 miliony let.[20]

Přizpůsobení prostředí

Haloarchaea může růst v aw téměř 0,75, přesto a vodní aktivita (Aw) nižší než 0,90 je pro většinu mikrobů inhibiční.[21] Počet rozpuštěných látek způsobuje osmotický stres na mikroby, což může způsobit lýzu buněk, vývoj proteinů a inaktivaci enzymů, pokud existuje dostatečně velká nerovnováha.[22] Haloarchaea proti tomu bojuje udržením kompatibilní rozpuštěné látky jako je chlorid draselný (KCl) v jejich intracelulárním prostoru, aby se mohli vyrovnat osmotický tlak.[23] Zachování těchto solí se označuje jako metoda „solení“, kdy buňka akumuluje vysokou vnitřní koncentraci draslíku.[24] Kvůli zvýšeným hladinám draslíku mají haloarchaea speciální proteiny, které mají vysoce negativní povrchový náboj, aby tolerovaly vysoké koncentrace draslíku.[25]

Haloarchaea se přizpůsobily použití glycerol jako zdroj uhlíku a energie v katabolických procesech, který je často přítomen v prostředích s vysokým obsahem solí kvůli Dunaliella druhy, které produkují glycerol ve velkém množství.[24]

Fototrofie

Bakteriorhodopsin se používá k pohlcování světla, které poskytuje energii pro transport protony (H+) přes buněčnou membránu. Koncentrační gradient generovaný tímto procesem lze poté použít k syntéze ATP. Mnoho haloarchaea také vlastní související pigmenty, včetně halorhodopsin, který v reakci na fotony pumpuje chloridové ionty v buňce, vytváří gradient napětí a pomáhá při výrobě energie ze světla. Tento proces nesouvisí s jinými formami fotosyntéza zahrnující transport elektronů, ale a haloarchaea nejsou schopny fixační uhlík z oxid uhličitý.[26] Časný vývoj retinálních proteinů byl navržen jako fialová hypotéza Země.[5]

Buněčné tvary

Haloarchaea je často zvažována pleomorfní, nebo schopné nabrat řadu tvarů - dokonce i v rámci jednoho druhu. To ztěžuje identifikaci mikroskopickými prostředky a nyní je běžnější místo toho používat k identifikaci techniky genového sekvenování.

Jednou z neobvykle tvarovaných Haloarchaea je „Náměstí Haloarchaeon of Walsby ". Byl zařazen v roce 2004 za použití velmi nízkého výživového roztoku, který umožňuje růst spolu s vysokou koncentrací solí, čtvercového tvaru a extrémně tenkého (jako poštovní známka ). Tento tvar je pravděpodobně povolen pouze výškou osmolarita vody, což umožňuje tvary buněk, které by byly za jiných podmínek obtížné, ne-li nemožné.

Jako exofilové

Haloarchaea byla navržena jako druh života, který by mohl žít na Marsu; protože marťanská atmosféra má tlak pod trojitý bod vody by sladkovodní druhy neměly na povrchu Marsu žádné stanoviště. Přítomnost vysokých koncentrací solí ve vodě snižuje bod mrazu, což teoreticky umožňuje existenci halofilů ve slané vodě na Marsu.[27]

Viz také

Reference

  1. ^ Fendrihan S, Legat A, Pfaffenhuemer M, Gruber C, Weidler G, Gerbl F, Stan-Lotter H (srpen 2006). „Extrémně halofilní archaea a otázka dlouhodobého mikrobiálního přežití“. Re / Pohledy na environmentální vědu a bio / technologii. 5 (2–3): 203–218. doi:10.1007 / s11157-006-0007-r. PMC  3188376. PMID  21984879.
  2. ^ Viz NCBI web o halobakteriích. Data extrahovaná z „Zdroje taxonomie NCBI“. Národní centrum pro biotechnologické informace. Citováno 2007-03-19.
  3. ^ DasSarma P, DasSarma S (květen 2008). „O původu prokaryotických„ druhů “: taxonomie halofilních Archaeí. Solné systémy. 4 (1): 5. doi:10.1186/1746-1448-4-5. PMC  2397426. PMID  18485204.
  4. ^ DasSarma S, DasSarma P (2017). Halofili. eLS. John Wiley & Sons, Ltd. str. 1–13. doi:10.1002 / 9780470015902.a0000394.pub4. ISBN  9780470015902.
  5. ^ A b DasSarma S, Schwieterman EW (2018). „Časný vývoj fialových pigmentů sítnice na Zemi a důsledky pro biosignatury exoplanet“. International Journal of Astrobiology: 1–10. arXiv:1810.05150. doi:10.1017 / S1473550418000423. ISSN  1473-5504.
  6. ^ Yadav AN, Sharma D, Gulati S, Singh S, Dey R, Pal KK a kol. (Červenec 2015). „Haloarchaea obdařená atributem solubilizace fosforem implikovaným v cyklu fosforu“. Vědecké zprávy. 5: 12293. Bibcode:2015NatSR ... 512293Y. doi:10.1038 / srep12293. PMC  4516986. PMID  26216440.
  7. ^ Minegishi H, Echigo A, Shimane Y, Kamekura M, Tanasupawat S, Visessanguan W, Usami R (září 2012). „Halobacterium piscisalsi Yachai et al. 2008 je pozdější heterotypické synonymum Halobacterium salinarum Elazari-Volcani 1957“. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 62 (Pt 9): 2160–2. doi:10.1099 / ijs.0.036905-0. PMID  22058320.
  8. ^ Ugalde JA, Narasingarao P, Kuo S, Podell S, Allen EE (prosinec 2013). "Návrh genomové sekvence" Candidatus Halobonum tyrrellensis "Kmen G22, izolovaný od vod hypersalinních jezer u jezera Tyrrell, Austrálie". Oznámení o genomu. 1 (6). doi:10.1128 / genomA.01001-13. PMC  3861417. PMID  24336364.
  9. ^ Filker S, Kaiser M, Rosselló-Móra R, Dunthorn M, Lax G, Stoeck T (červen 2014). ""Candidatus Haloectosymbiotes riaformosensis "(Halobacteriaceae), archaický ektosymbiont hypersalinního nálevníku Platynematum salinarum". Systematická a aplikovaná mikrobiologie. 37 (4): 244–51. doi:10.1016 / j.syapm.2014.01.001. hdl:10261/99984. PMID  24629416.
  10. ^ Hassani II, Robert C, Michelle C, Raoult D, Hacène H, Desnues C (říjen 2013). "Nesousedící hotová sekvence genomu a popis Halopiger djelfamassiliensis sp. Nov". Standardy v genomických vědách. 9 (1): 160–74. doi:10,4056 / sigs. 4578289. PMC  3910545. PMID  24501653.
  11. ^ Ikram HI, Catherine R, Caroline M, Didier R, Hocine H, Christelle D (červen 2014). „Nesousedící hotová sekvence genomu a popis Halopiger goleamassiliensis sp. Nov“. Standardy v genomických vědách. 9 (3): 956–9. doi:10,4056 / sigs. 4618288. PMC  4149028. PMID  25197441.
  12. ^ Sánchez-Nieves R, Facciotti MT, Saavedra-Collado S, Dávila-Santiago L, Rodríguez-Carrero R, Montalvo-Rodríguez R (březen 2016). „Návrh sekvence genomu kmene Halorubrum tropicale V5, nového halofilního archeona izolovaného ze solných solí Cabo Rojo v Portoriku“. Genomická data. 7: 284–6. doi:10.1016 / j.gdata.2016.02.004. PMC  4778665. PMID  26981427.
  13. ^ Sánchez-Nieves R, Facciotti M, Saavedra-Collado S, Dávila-Santiago L, Rodríguez-Carrero R, Montalvo-Rodríguez R (březen 2016). „Návrh genomu kmene Haloarcula rubripromontorii SL3, nového halofilního archaona izolovaného ze solných solí Cabo Rojo v Portoriku“. Genomická data. 7: 287–9. doi:10.1016 / j.gdata.2016.02.005. PMC  4778667. PMID  26981428.
  14. ^ Jaakkola ST, Pfeiffer F, Ravantti JJ, Guo Q, Liu Y, Chen X, Ma H, Yang C, Oksanen HM, Bamford DH (únor 2016). „Kompletní genom životaschopného archeea izolovaného z kamenné soli staré 123 milionů let“. Mikrobiologie prostředí. 18 (2): 565–79. doi:10.1111/1462-2920.13130. PMID  26628271.
  15. ^ Gupta RS, Naushad S, Baker S (březen 2015). „Fylogenomické analýzy a molekulární podpisy pro třídu Halobacteria a její dvě hlavní skupiny: návrh na rozdělení třídy Halobacteria do upraveného řádu Halobacteriales a dvou nových řádů, Haloferacales ord. Nov. A Natrialbales ord. Nov., Obsahujících nové rodiny Haloferacaceae fam. Nov. A Natrialbaceae fam. Nov ". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 65 (Pt 3): 1050–69. doi:10.1099 / ijs.0.070136-0. PMID  25428416.
  16. ^ Gupta RS, Naushad S, Fabros R, Adeolu M (duben 2016). „Fylogenomické přehodnocení rozdělení na úrovni rodiny v rámci třídy Halobacteria: návrh na rozdělení řádu Halobacteriales do rodin Halobacteriaceae, Haloarculaceae fam. Nov. A Halococcaceae fam. Nov. A řádu Haloferacales do rodin, Haloferacaceae a Haloferacaceae listopad". Antonie van Leeuwenhoek. 109 (4): 565–87. doi:10.1007 / s10482-016-0660-2. PMID  26837779.
  17. ^ Yadav AN, Sharma D, Gulati S, Singh S, Dey R, Pal KK a kol. (Červenec 2015). „Haloarchaea obdařená atributem solubilizace fosforem implikovaným v cyklu fosforu“. Vědecké zprávy. 5: 12293. Bibcode:2015NatSR ... 512293Y. doi:10.1038 / srep12293. PMC  4516986. PMID  26216440.
  18. ^ DasSarma, Shiladitya (2007). "Extrémní mikroby". Americký vědec. 95 (3): 224–231. doi:10.1511/2007.65.1024. ISSN  0003-0996.
  19. ^ Jaakkola ST, Zerulla K, Guo Q, Liu Y, Ma H, Yang C a kol. (2014). „Halofilní archaea kultivovaná z povrchově sterilizované středně pozdní eocénové kamenné soli jsou polyploidní“. PLOS ONE. 9 (10): e110533. Bibcode:2014PLoSO ... 9k0533J. doi:10.1371 / journal.pone.0110533. PMC  4206341. PMID  25338080.
  20. ^ Vreeland RH, Rosenzweig WD, Lowenstein T, Satterfield C, Ventosa A (únor 2006). „Analýza mastných kyselin a DNA permských bakterií izolovaných ze starodávných solných krystalů odhalila rozdíly s jejich moderními příbuznými.“ Extremophiles. 10 (1): 71–8. doi:10.1007 / s00792-005-0474-z. PMID  16133658.
  21. ^ Stevenson A, Cray JA, Williams JP, Santos R, Sahay R, Neuenkirchen N, et al. (Červen 2015). „Existuje společný limit aktivity vody pro tři oblasti života?“. Časopis ISME. 9 (6): 1333–51. doi:10.1038 / ismej.2014.219. PMC  4438321. PMID  25500507.
  22. ^ Cheftel JC (1. srpna 1995). „Recenze: Vysokotlaká, mikrobiální inaktivace a konzervace potravin“. Mezinárodní potravinářská věda a technologie. 1 (2–3): 75–90. doi:10.1177/108201329500100203.
  23. ^ da Costa MS, Santos H, Galinski EA (1998). Biotechnologie extremofilů. Pokroky v biochemickém inženýrství / biotechnologii. 61. Springer, Berlín, Heidelberg. 117–153. doi:10.1007 / bfb0102291. ISBN  978-3-540-63817-9.
  24. ^ A b Williams TJ, Allen M, Tschitschko B, Cavicchioli R (březen 2017). "Glycerolový metabolismus haloarchaea". Mikrobiologie prostředí. 19 (3): 864–877. doi:10.1111/1462-2920.13580. PMID  27768817.
  25. ^ Soppa J, Baumann A, Brenneis M, Dambeck M, Hering O, Lange C (září 2008). "Genomika a funkční genomika s haloarchaea". Archiv mikrobiologie. 190 (3): 197–215. doi:10.1007 / s00203-008-0376-4. PMID  18493745.
  26. ^ Bryant DA, Frigaard NU (listopad 2006). "Prokaryotická fotosyntéza a fototrofie osvětlena". Trendy v mikrobiologii. 14 (11): 488–96. doi:10.1016 / j.tim.2006.09.001. PMID  16997562.
  27. ^ DasSarma S (2006). „Extrémní halofilové jsou modely pro astrobiologii“ (PDF). Mikrobiologicko-americká společnost pro mikrobiologii. 1 (3): 120. Archivovány od originál (PDF) dne 02.02.2007.

Další čtení

Časopisy

Knihy

Databáze

externí odkazy