Thaumarchaeota - Thaumarchaeota

The Thaumarchaeota nebo Thaumarchaea (z Starořečtina: θαῦμα, romanized: thaûma, lit.  'zázrak') jsou a kmen z Archaea navrženo v roce 2008 po genom z Cenarchaeum symbiosum byl seřazeno a bylo zjištěno, že se významně liší od ostatních členů hypertermofilní kmen Crenarchaeota.^[18][1][19] Tři popsané druhy kromě C. symbosium jsou Nitrosopumilus maritimus, Nitrososphaera viennensis, a Nitrososphaera gargensis.^[1] Kmen byl navržen v roce 2008 na základě fylogenetické údaje, jako jsou sekvence těchto organismů ribozomální RNA geny a přítomnost formy topoizomeráza typu I. který byl dříve považován za jedinečný pro eukaryoty.^[1][20] Tento úkol byl potvrzen další analýzou publikovanou v roce 2010, která zkoumala genomy aronia oxidujících amoniaku Nitrosopumilus maritimus a Nitrososphaera gargensis, k závěru, že tyto druhy tvoří zřetelnou linii, která zahrnuje Cenarchaeum symbiosum.^[21] Lipid crenarchaeol byl nalezen pouze v Thaumarchaea, což z něj činí potenciál biomarker pro kmen.^[22][23] Většina dosud identifikovaných organismů této linie je chemolithoautotrofních amoniak -oxidizéry a mohou hrát důležitou roli v biogeochemické cykly, tak jako dusíkový cyklus a uhlíkový cyklus. Metagenomické sekvenování naznačuje, že tvoří ~ 1% metagenomu mořské hladiny na mnoha místech.^[24]

Lipidy GDGT odvozené z Thaumarchaeota z mořských sedimentů lze použít k rekonstrukci minulých teplot pomocí TEX₈₆ paleoteplotní proxy, protože tyto lipidy se liší strukturou podle teploty.^[25] Protože většina Thaumarchaea se zdá být autotrofy které opravují CO₂, jejich GDGT mohou fungovat jako záznam o minulosti Uhlík-13 poměry v rozpuštěný anorganický uhlík fond, a tak mají potenciál být použity k rekonstrukcím uhlíkového cyklu v minulosti.^[22]

Metabolismus

Thaumarchaea jsou důležitými amoniakčními oxidačními činidly ve vodním a suchozemském prostředí a jsou prvními archaea, u nichž bylo zjištěno nitrifikace.^[26] Jsou schopné oxidovat amoniak při mnohem nižších koncentracích substrátu než bakterie oxidující amoniak, a tak pravděpodobně dominují v oligotrofních podmínkách.^[23][27] Jejich cesta oxidace amoniaku vyžaduje méně kyslíku než bakterie oxidující amoniak, takže se jim daří lépe v prostředích s nízkou koncentrací kyslíku, jako jsou sedimenty a horké prameny. Amoniak oxidující Thaumarchaea lze identifikovat metagenomicky podle přítomnosti archeaální amoniakální monooxygenázy (amoA) geny, které naznačují, že jsou celkově dominantnější než bakterie oxidující amoniak.^[23] Kromě amoniaku bylo prokázáno, že je schopen alespoň jeden kmen Thaumarchaeal močovina jako substrát pro nitrifikaci. To by umožnilo konkurenci fytoplanktonu, který také roste na močovině.^[28] Jedna studie mikrobů z čistíren odpadních vod zjistila, že ne všechny Thaumarchaea, které vyjadřují amoA geny jsou aktivní oxidační činidla amoniaku. Tyto Thaumarchaea mohou být schopné oxidovat methan místo amoniaku, nebo mohou být heterotrofní, což naznačuje potenciál pro rozmanitost metabolických životních stylů v kmeni.^[29] Bylo také prokázáno, že produkuje mořská Thaumarchaea oxid dusičitý, který jako a skleníkový plyn má důsledky pro klimatická změna. Izotopová analýza naznačuje, že většina toku oxidu dusného do atmosféry z oceánu, který poskytuje přibližně 30% přirozeného toku, může být způsobena metabolickými aktivitami archea.^[30]

Mnoho členů kmene asimiluje uhlík bupevnění HCO₃⁻.^[24] To se provádí pomocí cyklu hydroxypropionát / hydroxybutyrát podobný Crenarchaea, ale zdá se, že se vyvinul nezávisle. Tuto dráhu dosud kódují všechny Thaumarchaea, které byly identifikovány metagenomikou. Zejména Thaumarchaeal CO₂-fixační cesta je účinnější než jakákoli známá aerobní autotrofní cesta. Tato účinnost pomáhá vysvětlit jejich schopnost prospívat v prostředích s nízkým obsahem živin.^[27] Některé Thaumarchaea jako např Nitrosopumilus maritimus jsou schopné začlenit organický i anorganický uhlík, což naznačuje kapacitu pro mixotrofie.^[24] Nejméně dva izolované kmeny byly identifikovány jako obligátní mixotrofy, což znamená, že k růstu potřebují zdroj organického uhlíku.^[28]

Studie odhalila, že Thaumarchaeota jsou s největší pravděpodobností dominantními producenty kritických látek vitamin B12. Toto zjištění má důležité důsledky pro eukaryotiku fytoplankton, z nichž mnohé jsou auxotrofní a musí získat vitamin B.₁₂ z prostředí; tedy Thaumarchaea mohla hrát roli v květy řas a rozšířením globální úrovně atmosféry oxid uhličitý. Kvůli důležitosti vitaminu B.₁₂ v biologických procesech, jako je cyklus kyseliny citronové a Syntéza DNA, jeho produkce Thaumarchaea může být důležitá pro velké množství vodních organismů.^[31]

životní prostředí

Mnoho Thaumarchaea, jako např Nitrosopumilus maritimus, jsou mořští a žijí na otevřeném oceánu.^[24] Většina z nich planktonika Thaumarchaea, která tvoří mořskou skupinu I.1a Thaumarchaeota, jsou distribuovány v subfotické zóně mezi 100 a 350 metry.^[22] Ostatní mořské Thaumarchaea žijí v mělčích vodách. Jedna studie identifikovala dva nové druhy Thaumarchaeota žijící v sulfidickém prostředí tropického prostředí mangrovové bažiny. Z těchto dvou druhů Candidatus Giganthauma insulaporcus a Candidatus Giganthauma karukerense, druhý je spojen s Gammaproteobakterie s nimiž může mít symbiotický vztah, i když povaha tohoto vztahu není známa. Tyto dva druhy jsou velmi velké a vytvářejí vlákna větší než kdy dříve pozorovaná v archaeách. Stejně jako u mnoha Thaumarchaea jsou mezofilní.^[32] Genetická analýza a pozorování, že nejzákladnější identifikované genomy Thaumarchaeal pocházejí z horkých prostředí, naznačují, že předchůdce Thaumarchaeota byl termofilní a mezofilně se vyvinuly později.^[26]

Viz také

• Eocytová hypotéza

Reference

Další čtení