DPANN - Википедия - DPANN

DPANN
25K15pA9Def4sec Arman 4 Box1.png
Parvarchaeum acidiphilum
Научная классификация
Домен:
Археи
Суперфилум:
Группа DPANN
Phyla[1]

DPANN это суперфилюм из Археи впервые предложено в 2013 году. Многие участники проявляют новые признаки горизонтальный перенос генов из других сфер жизни.[2] Они известны как наноархеи или же сверхмалые археи из-за их меньшего размера (нанометрического) по сравнению с другими археями.

DPANN - это аббревиатура, образованная инициалами первых пяти обнаруженных групп, Диаферотриты, Parvarchaeota, Aenigmarchaeota, Наноархей и Nanohaloarchaeota. Потом Woesearchaeota и Pacearchaeota были обнаружены и предложены в рамках супертипа DPANN.[3] В 2017 г. в этот супертип был помещен еще один тип - Altiarchaeota.[4]

DPANN группирует вместе разные типы с разнообразным распределением в окружающей среде и метаболизмом, начиная от симбиотических и термофильных форм, таких как Наноархей, ацидофилы, такие как Parvarchaeota и неэкстремофилов вроде Aenigmarchaeota и Диаферотриты. DPANN также был обнаружен в богатых нитратами грунтовых водах на поверхности воды, но не ниже, что указывает на то, что эти таксоны все еще довольно трудно обнаружить.[5]

Характеристики

Они отличаются небольшими размерами по сравнению с другими археи (нанометрический размер) и в соответствии с их небольшими геном, они обладают ограниченными, но достаточными катаболическими способностями, чтобы вести свободную жизнь, хотя многие из них эписимбионты которые зависят от симбиотический или паразитарная ассоциация с другими организмами. Многие из его характеристик аналогичны или аналогичны характеристикам ультрамелкие бактерии (Группа СЛР).[3]

Ограниченные метаболические возможности являются продуктом небольшого генома и отражаются в том факте, что во многих отсутствуют центральные биосинтетический пути для нуклеотиды, аминокислоты, и липиды; следовательно, большинство архей DPANN, таких как АРМАН АРХЕЙ, которые полагаются на другие микробы чтобы удовлетворить их биологические потребности. Но те, у кого есть потенциал жить свободно, ферментативный и аэробный гетеротрофы.[3]

Они в основном анаэробные, и их нельзя культивировать. Они живут в экстремальных условиях, таких как термофильные, гиперацидофильные, гипергалофильные или металлоустойчивые; или также в умеренном климате морской и озерной отложения. Их редко можно встретить на земле или в открытом океане.[3]

Классификация

  • Диаферотриты. Обнаружено филогенетическим анализом геномов, восстановленных после фильтрации подземных вод на заброшенном золотом руднике в США.[6][7]
  • Parvarchaeota и Micrarchaeota. Обнаружен в 2006 году в кислый шахтный дренаж из шахты США.[8][9][10] Они очень маленького размера и условно называются АРМАН (Ацидофильные наноорганизмы архей Ричмонд-Майн).
  • Woesearchaeota и Pacearchaeota. Они были обнаружены как в отложениях, так и в поверхностных водах водоносных горизонтов и озер, особенно в засоленных условиях.[3][11]
  • Aenigmarchaeota. Встречается в сточных водах шахт и в отложениях горячих источников.[12]
  • Nanohaloarchaeota. Распространен в средах с высокой соленостью.[13]
  • Наноархей. Они были впервые обнаружены (в 2002 г.) в гидротермальном источнике у побережья Исландии. Они живут как симбионты других архей.[14][15]

Филогения

DPANN - первая клада, отделившаяся от архей согласно филогенетическому анализу. Некоторые анализы даже показали, что они могут быть парафилетическими. Недавний филогенетический анализ выявил следующую филогению между типами.[3][16][17]

 

Бактерии

 
Археи
 
DPANN 
 
 

Altiarchaeota

 
 
 

Диаферотриты

 
 

Micrarchaeota

 
 
 
 
 

Undinarchaeota

 
 
 

Aenigmarchaeota

 
 
 

Nanohaloarchaeota

 
 
 
 

Наноархей

 
 

Parvarchaeota

 
 
 
 

Мамархеота

 
 
 

Pacearchaeota

 
 

Woesearchaeota

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Euryarchaeota

 
Протеоархеи
 

TACK

 
Асгард
 
 

Lokiarchaeota

 
 
 

Odinarchaeota

 
 

Торархеота

 
 
 
 
 

Heimdallarchaeota

 
(+α─Протеобактерии)

Эукариоты

 
 
 
 
 
 

Другие филогенетические исследования показали, что DPANN может принадлежать Euryarchaeota или что это может быть даже полифилетический занимая разные должности в пределах Euryarchaeota. Также обсуждается, следует ли классифицировать тип Altiarchaeota в DPANN или Euryarchaeota.[17][18] Альтернативное расположение DPANN на филогенетическом дереве следующее.[19] Типы, включенные в DPANN, заключены в кавычки.

 

Бактерии

 
Археи
Euryarchaeota
 
 

Термококки

 
 
 

Гадесархея

 
 
 
 

Метанобактерии

 
 
 

Метанопири

 
 

Метанококки

 
 
 
 
 
 

Термоплазмы

 
 
 

Археоглоби

 
 
 

Метаномикробия

 
 
 

"Nanohaloarchaeota "

 
 

Галоархеи

 
 
 
 
 
 
 

"Altiarchaeota "

 
DPANN
 
 

Диаферотриты

 
 

Micrarchaeota

 
 
 
 

Undinarchaeota

 
 
 

Aenigmarchaeota

 
 
 
 

Наноархей

 
 

Parvarchaeota

 
 
 
 

Мамархеота

 
 
 

Pacearchaeota

 
 

Woesearchaeota

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Протеоархеи
 

TACK

 
Асгард
 
 

Lokiarchaeota

 
 
 

Odinarchaeota

 
 

Торархеота

 
 
 
 
 

Heimdallarchaeota

 
(+α─Протеобактерии)

Эукариоты

 
 
 
 
 

Рекомендации

  1. ^ Кастель CJ, Банфилд JF (2018). «Основные новые группы микробов расширяют разнообразие и меняют наше понимание Древа жизни». Клетка. 172 (6): 1181–1197. Дои:10.1016 / j.cell.2018.02.016. PMID  29522741.
  2. ^ Rinke C, Schwientek P, Sczyrba A, Иванова NN, Андерсон IJ, Cheng JF, Darling A, Malfatti S, Swan BK, Gies EA, Dodsworth JA, Hedlund BP, Tsiamis G, Sievert SM, Liu W.T., Eisen JA, Hallam SJ , Кирпидес NC, Степанаускас Р., Рубин Э.М., Гугенгольц П., Войке Т. (июль 2013 г.). «Понимание филогении и кодирующего потенциала микробной темной материи» (PDF). Природа. 499 (7459): 431–437. Дои:10.1038 / природа12352. PMID  23851394.
  3. ^ а б c d е ж Кастель Си-Джей, Райтон К.С., Томас BC, Хуг Л.А., Браун СТ, Уилкинс М.Дж., Фришкорн К.Р., Триндж С.Г., Сингх А., Маркилли Л.М., Тейлор Р.К., Уильямс К.Х., Банфилд Дж. «Расширение генома домена архей подчеркивает роль организмов из новых типов в анаэробном круговороте углерода». Текущая биология. 25 (6): 690–701. Дои:10.1016 / j.cub.2015.01.014. PMID  25702576.
  4. ^ Спанг А., Касерес Э.Ф., Эттема Т.Дж. (август 2017 г.). «Геномное исследование разнообразия, экологии и эволюции архейной области жизни». Наука. 357 (6351): eaaf3883. Дои:10.1126 / science.aaf3883. PMID  28798101.
  5. ^ Лудингтон В.Б., Сехер Т.Д., Эпплгейт О., Ли Х, Клигман Дж.И., Ланжелье С., Этвилл Э.Р., Хартер Т., ДеРизи Д.Л. (2017-04-06). «Оценка биосинтетического потенциала сельскохозяйственных грунтовых вод с помощью метагеномного секвенирования: разнообразное сообщество анаммоксов доминирует в грунтовых водах, богатых нитратами». PLOS One. 12 (4): e0174930. Дои:10.1371 / journal.pone.0174930. ЧВК  5383146. PMID  28384184.
  6. ^ База данных геномов онлайн
  7. ^ Комолли Л. Р., Бейкер Б. Дж., Даунинг К. Х., Зигерист К. Е., Банфилд Дж. Ф. (февраль 2009 г.). «Трехмерный анализ структуры и экологии нового сверхмалого археона». Журнал ISME. 3 (2): 159–167. Дои:10.1038 / ismej.2008.99. PMID  18946497.
  8. ^ Бейкер Б.Дж., Тайсон Г.В., Уэбб Р.И., Фланаган Дж., Хугенгольц П., Аллен Э., Банфилд Дж. Ф. (декабрь 2006 г.). «Линии ацидофильных архей, выявленные геномным анализом сообщества». Наука. 314 (5807): 1933–1935. Дои:10.1126 / наука.1132690. PMID  17185602.
  9. ^ Мураками С., Фудзисима К., Томита М., Канаи А. (февраль 2012 г.). «Метатранскриптомический анализ микробов в горячих источниках, расположенных глубоко под поверхностью океана, выявил новые малые РНК и типоспецифическую деградацию тРНК». Прикладная и экологическая микробиология. 78 (4): 1015–1022. Дои:10.1128 / AEM.06811-11. ЧВК  3272989. PMID  22156430.
  10. ^ Бейкер Б.Дж., Комолли Л.Р., Дик Г.Дж., Хаузер Л.Дж., Hyatt D, Dill BD, Land ML, Верберкмоес, Северная Каролина, Hettich RL, Банфилд Дж.Ф. (май 2010 г.). «Загадочные, сверхмалые, невозделанные археи». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 107 (19): 8806–8811. Дои:10.1073 / pnas.0914470107. ЧВК  2889320. PMID  20421484.
  11. ^ Ортис-Альварес Р., Казамайор Е.О. (апрель 2016 г.). «Высокая встречаемость Pacearchaeota и Woesearchaeota (Archaea superphylum DPANN) в поверхностных водах олиготрофных высокогорных озер». Отчеты по микробиологии окружающей среды. 8 (2): 210–217. Дои:10.1111/1758-2229.12370. PMID  26711582.
  12. ^ Takai K, Moser DP, DeFlaun M, Onstott TC, Fredrickson JK (декабрь 2001 г.). «Разнообразие архей в водах глубоких золотых рудников Южной Африки». Прикладная и экологическая микробиология. 67 (12): 5750–5760. Дои:10.1128 / AEM.67.21.5750-5760.2001. ЧВК  93369. PMID  11722932.
  13. ^ Narasingarao P, Podell S, Ugalde JA, Brochier-Armanet C, Emerson JB, Brocks JJ, Heidelberg KB, Banfield JF, Allen EE (январь 2012 г.). «Метагеномная сборка De novo выявляет обширную новую основную линию архей в гиперсоленых микробных сообществах». Журнал ISME. 6 (1): 81–93. Дои:10.1038 / ismej.2011.78. ЧВК  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 , Саймон М., Солл Д., Стеттер К.О., Шорт Дж. М., Нордевьер М. (октябрь 2003 г.). "Геном Nanoarchaeum equitans: понимание ранней эволюции архей и производного паразитизма ". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 100 (22): 12984–12988. Дои:10.1073 / pnas.1735403100. ЧВК  240731. PMID  14566062.
  15. ^ Подар М, Макарова К.С., Грэм Д.Е., Вольф Ю.И., Кунин Е.В., Рейзенбах А.Л. (декабрь 2013 г.). «Понимание эволюции архей и симбиоза из геномов наноархей и предполагаемых кренархей-хозяев из Обсидианового бассейна, Йеллоустонский национальный парк». Биология Директ. 8 (1): 9. Дои:10.1186/1745-6150-8-9. ЧВК  3655853. PMID  23607440.
  16. ^ Уильямс Т.А., Сёллоши Г.Дж., Спанг А., Фостер П.Г., Хипс С.Е., Буссо Б. и др. (Июнь 2017). «Интегративное моделирование генов и эволюции генома укореняет древо жизни архей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 114 (23): E4602 – E4611. Дои:10.1073 / pnas.1618463114. ЧВК  5468678. PMID  28533395.
  17. ^ а б Домбровски Н., Уильямс Т.А., Сан Дж., Вудкрофт Б.Дж., Ли Дж.Х., Мин Б.К. и др. (Август 2020 г.). «Undinarchaeota проливает свет на филогению DPANN и влияние переноса генов на эволюцию архей». Nature Communications. 11 (1): 3939. Дои:10.1038 / s41467-020-17408-w. ЧВК  7414124. PMID  32770105.
  18. ^ Нина Домбровски, Джун-Хоу Ли, Том А. Уильямс, Пьер Оффре, Аня Спанг (2019). Геномное разнообразие, образ жизни и эволюционное происхождение архей DPANN. Природа.
  19. ^ Джордан Т. Берд, Бретт Дж. Бейкер, Александр Дж. Пробст, Мирча Подар, Карен Г. Ллойд (2017). Геномные сравнения, не зависящие от культуры, показывают адаптацию Altiarchaeales к окружающей среде. Границы.

внешняя ссылка