Галоархеи - Haloarchaea

«Галобактерии» перенаправляются сюда. Для рода см. Галобактерии.

Галоархеи
Halobacteria.jpg
Галобактерии sp. штамм NRC-1, в каждой ячейке около 5 мкм в длину.
Научная классификация
Домен:
Археи
Королевство:
Euryarchaeota
Тип:
Euryarchaeota
Учебный класс:
Галобактерии

Grant et al. 2002 г.
Заказ
Синонимы
  • Галомобактерии Кавалер-Смит 2002
  • Галоархеи ДасСарма и ДасСарма 2008

Галоархеи (галофильные археи, галофильные архебактерии, галобактерии)[1] площадь учебный класс из Euryarchaeota,[2] нашел в воды насыщенный или почти насыщен соль. Галобактерии теперь признаны археи, скорее, чем бактерии и являются одной из самых больших групп. Название «галобактерии» было присвоено этой группе организмов еще до появления домен Археи был реализован и действителен в соответствии с таксономический правила, следует обновить.[3] Галофильные археи обычно называют галоархеи чтобы отличить их от галофильных бактерий.

Эти микроорганизмы являются членами галофил сообщества, поскольку для их роста требуется высокая концентрация соли, при этом большинству видов требуется более 2,0M NaCl для роста и выживания.[4] Они представляют собой отдельную эволюционную ветвь Археи отличается наличием связанных эфиром липиды и отсутствие муреина в их клеточные стенки.

Галоархеи могут расти аэробно или анаэробно. Части мембраны галоархей имеют пурпурный цвет,[5] а большие соцветия галоархей кажутся красноватыми из-за пигмента бактериородопсин, связанный с сетчатка пигмент родопсин, который он использует для преобразования световой энергии в химическую энергию с помощью процесса, не связанного с хлорофилл -основан фотосинтез.

Галоархеи обладают способностью растворять фосфор. Солюбилизирующие фосфор галофильные археи вполне могут играть роль в питании фосфором растений, произрастающих на гиперсоленых почвах. Haloarchaea также может применяться в качестве инокулянтов для сельскохозяйственных культур, выращиваемых в гиперсоленых регионах.[6]

Таксономия

Чрезвычайно галофильные, аэробные представители архей классифицируются в семействе Halobacteriaceae, упорядочивая Halobacteriales в классе III. Галобактерии типа Euryarchaeota (Международный комитет по систематике прокариот, Подкомитет по таксономии Halobacteriaceae). По состоянию на май 2016 года семейство Halobacteriaceae насчитывает 213 видов в 50 родах.

Классификация Gupta et al.[15][16]

Галобактерии

  • Halobacteriaceae (Типовые роды: Галобактерии)

　　Haladaptatus, Халалкаликокк, Haloarchaeobius, Халархей, Галобактерии, Halocalculus, Halorubellus, Halorussus, "Halosiccatus", Halovenus, Натроноархей, Натрономонады, Салархей.

  • Haloarculaceae (Типовые роды: Haloarcula)

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

  • Halococcaceae (Типовые роды: Галококк)

　　Галококк.

Haloferacales

  • Haloferacaceae (Типовые роды: Галоферакс)

　　Галабеллус, Галоферакс, Галогеометрический, (Галогран), Галопелагиус, Haloplanus, Haloquadratum, Halosarcina.

  • Halorubraceae (Типовые роды: Halorubrum)

　　Halobaculum, (Галогран), Halohasta, Галоламина, Халонотий, Halopenitus, Halorubrum, Салинигран.

Natrialbales

  • Natrialbaceae (Типовые роды: Натриальба)

　　Halobiforma, Halopiger, Halostagnicola, Haloterrigena, Halovarius, Halovivax, Натриальба, Natribaculum, Натронобактерии, Натронококк, Натронолимнобиус, Натронорубрум, Салинархей.

Среда обитания

Соляные пруды с розовыми ореолами на краю Залив Сан-Франциско, возле Фремонт, Калифорния

Для роста галоархеям требуются концентрации соли, превышающие 2 M (или около 10%), а оптимальный рост обычно происходит при гораздо более высоких концентрациях, обычно 20-25%. Однако галоархеи могут расти до насыщения (около 37% солей).[17]

Галоархеи встречаются в основном в гиперсоленых озерах и солнечных солончаках. Их высокая плотность в воде часто приводит к розовому или красному окрашиванию воды (клетки, имеющие высокий уровень каротиноидных пигментов, предположительно для защиты от ультрафиолета).[18] Некоторые из них обитают в подземных отложениях каменной соли, в том числе средне-поздние. эоцен (38-41 млн лет назад).[19] Сообщалось о некоторых даже более старых, созданных более 250 миллионов лет назад.[20]

Адаптация к окружающей среде

Галоархеи могут расти вш близко к 0,75, но активность воды (аш) ниже 0,90 подавляет большинство микробов.[21] Количество растворенных веществ вызывает осмотический стресс у микробов, который может вызывать лизис клеток, разворачивание белков и инактивацию ферментов при достаточно большом дисбалансе.[22] Галоархеи борются с этим, сохраняя совместимые растворенные вещества такие как хлорид калия (KCl) в их внутриклеточном пространстве, чтобы позволить им сбалансировать осмотическое давление.[23] Удержание этих солей называется методом «соления», когда в клетке накапливается высокая внутренняя концентрация калия.[24] Из-за повышенного уровня калия у галоархей есть специализированные белки, которые имеют крайне отрицательный поверхностный заряд, чтобы выдерживать высокие концентрации калия.[25]

Галоархеи приспособились к использованию глицерин в качестве источника углерода и энергии в катаболических процессах, который часто присутствует в средах с высоким содержанием соли из-за Дуналиелла виды, производящие глицерин в больших количествах.[24]

Фототрофия

Бактериородопсин используется для поглощения света, что дает энергию для транспортировки протоны (ЧАС+) через клеточную мембрану. Градиент концентрации, полученный в результате этого процесса, может затем использоваться для синтеза АТФ. Многие галоархеи также обладают родственными пигментами, включая галородопсин, который нагнетает ионы хлора в клетку в ответ на фотоны, создавая градиент напряжения и помогая в производстве энергии из света. Этот процесс не связан с другими формами фотосинтез с электронным транспортом, однако галоархеи неспособны к фиксация углерода из углекислый газ.[26] Ранняя эволюция белков сетчатки была предложена как гипотеза фиолетовой Земли.[5]

Ячеистые формы

Галоархеи часто считаются плеоморфный, или могут принимать различные формы - даже в пределах одного вида. Это затрудняет идентификацию с помощью микроскопических средств, и в настоящее время для идентификации более распространено использование методов секвенирования генов.

Одна из галоархей необычной формы - это "Квадратный Галоархеон Уолсби ". Он был классифицирован в 2004 году с использованием раствора с очень низким содержанием питательных веществ, обеспечивающего рост, наряду с высокой концентрацией соли, квадратной формы и чрезвычайно тонкой (как у Почтовая марка ). Эта форма, вероятно, разрешена только высшим осмолярность воды, допуская формы ячеек, что было бы трудно, если вообще возможно, в других условиях.

Как экзофилы

Галоархеи были предложены как вид жизни, которая могла жить на Марсе; так как марсианская атмосфера имеет давление ниже тройная точка Из-за воды пресноводные виды не имели бы среды обитания на поверхности Марса. Присутствие высоких концентраций соли в воде снижает ее точку замерзания, теоретически позволяя галофилам существовать в соленой воде на Марсе.[27]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Fendrihan S, Legat A, Pfaffenhuemer M, Gruber C, Weidler G, Gerbl F, Stan-Lotter H (август 2006 г.). «Чрезвычайно галофильные археи и проблема долговременного выживания микробов». Re / Views in Environmental Science and Bio / Technology. 5 (2–3): 203–218. Дои:10.1007 / s11157-006-0007-y. ЧВК  3188376. PMID  21984879.
  2. ^ Увидеть NCBI веб-страница о Halobacteria. Данные извлечены из "Ресурсы таксономии NCBI". Национальный центр биотехнологической информации. Получено 2007-03-19.
  3. ^ ДасСарма П., ДасСарма С. (май 2008 г.). «О происхождении прокариотических« видов »: систематика галофильных архей». Солевые системы. 4 (1): 5. Дои:10.1186/1746-1448-4-5. ЧВК  2397426. PMID  18485204.
  4. ^ ДасСарма С., ДасСарма П. (2017). Галофилы. eLS. John Wiley & Sons, Ltd., стр. 1–13. Дои:10.1002 / 9780470015902.a0000394.pub4. ISBN  9780470015902.
  5. ^ а б DasSarma S, Швитерман EW (2018). «Ранняя эволюция пурпурных пигментов сетчатки на Земле и последствия для биосигнатур экзопланет». Международный журнал астробиологии: 1–10. arXiv:1810.05150. Дои:10.1017 / S1473550418000423. ISSN  1473-5504.
  6. ^ Ядав А.Н., Шарма Д., Гулати С., Сингх С., Дей Р., Пал К.К. и др. (Июль 2015 г.). «Галоархеи, обладающие атрибутом солюбилизации фосфора, участвующим в цикле фосфора». Научные отчеты. 5: 12293. Bibcode:2015НатСР ... 512293л. Дои:10.1038 / srep12293. ЧВК  4516986. PMID  26216440.
  7. ^ Минегиси Х., Этиго А., Симанэ Ю., Камекура М., Танасупават С., Висессангуан В., Усами Р. (сентябрь 2012 г.). «Halobacterium piscisalsi Yachai et al. 2008 является более поздним гетеротипическим синонимом Halobacterium salinarum Elazari-Volcani 1957». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии. 62 (Пт 9): 2160–2. Дои:10.1099 / ijs.0.036905-0. PMID  22058320.
  8. ^ Угальде Дж. А., Нарасингарао П., Куо С., Поделл С., Аллен Э. (декабрь 2013 г.). «Проект последовательности генома штамма G22 Candidatus Halobonum tyrrellensis, выделенного из гиперсоленых вод озера Тиррелл, Австралия». Анонсы генома. 1 (6). Дои:10.1128 / genomeA.01001-13. ЧВК  3861417. PMID  24336364.
  9. ^ Филкер С., Кайзер М., Росселло-Мора Р., Дунтхорн М., Лакс Г., Стоук Т. (июнь 2014 г.). ""Candidatus Haloectosymbiotes riaformosensis "(Halobacteriaceae), архейный эктосимбионт гиперсоленой инфузории Platynematum salinarum". Систематическая и прикладная микробиология. 37 (4): 244–51. Дои:10.1016 / j.syapm.2014.01.001. HDL:10261/99984. PMID  24629416.
  10. ^ Хассани II, Роберт С., Мишель С., Рауль Д., Хасен Г., Десну С. (октябрь 2013 г.). «Несмежная законченная последовательность генома и описание Halopiger djelfamassiliensis sp. Nov». Стандарты геномных наук. 9 (1): 160–74. Дои:10.4056 / сиг.4578289. ЧВК  3910545. PMID  24501653.
  11. ^ Икрам Х.И., Кэтрин Р., Кэролайн М, Дидье Р., Хосин Х, Кристель Д. (июнь 2014 г.). «Несмежная законченная последовательность генома и описание Halopiger goleamassiliensis sp. Nov». Стандарты геномных наук. 9 (3): 956–9. Дои:10.4056 / сиг.4618288. ЧВК  4149028. PMID  25197441.
  12. ^ Санчес-Ньевес Р., Фаччиотти М. Т., Сааведра-Колладо С., Давила-Сантьяго Л., Родригес-Карреро Р., Монтальво-Родригес Р. (март 2016 г.). «Проект последовательности генома Halorubrum tropicale штамма V5, нового галофильного архея, выделенного из солнечных солончаков Кабо Рохо, Пуэрто-Рико». Геномические данные. 7: 284–6. Дои:10.1016 / j.gdata.2016.02.004. ЧВК  4778665. PMID  26981427.
  13. ^ Санчес-Ньевес Р., Фаччиотти М., Сааведра-Колладо С., Давила-Сантьяго Л., Родригес-Карреро Р., Монтальво-Родригес Р. (март 2016 г.). «Проект генома Haloarcula rubripromontorii штамма SL3, нового галофильного архея, выделенного из солнечных соляных озер Кабо Рохо, Пуэрто-Рико». Геномические данные. 7: 287–9. Дои:10.1016 / j.gdata.2016.02.005. ЧВК  4778667. PMID  26981428.
  14. ^ Jaakkola ST, Pfeiffer F, Ravantti JJ, Guo Q, Liu Y, Chen X, Ma H, Yang C, Oksanen HM, Bamford DH (февраль 2016 г.). «Полный геном жизнеспособной археи, выделенной из каменной соли возрастом 123 миллиона лет». Экологическая микробиология. 18 (2): 565–79. Дои:10.1111/1462-2920.13130. PMID  26628271.
  15. ^ Гупта Р.С., Наушад С., Бейкер С. (март 2015 г.). "Филогеномный анализ и молекулярные сигнатуры для класса Halobacteria и двух его основных кладов: предложение о разделении класса Halobacteria на измененный порядок Halobacteriales и два новых отряда, Haloferacales ord. Nov. И Natrialbales ord. Nov., Содержащих новые семейства. Haloferacaceae fam. Nov. И Natrialbaceae fam. Nov ". Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии. 65 (Pt 3): 1050–69. Дои:10.1099 / ijs.0.070136-0. PMID  25428416.
  16. ^ Гупта Р.С., Наушад С., Фаброс Р., Адеолу М. (апрель 2016 г.). "Филогеномная переоценка подразделений на уровне семейства внутри класса Halobacteria: предложение разделить порядок Halobacteriales на семейства Halobacteriaceae, Haloarculaceae fam. Nov. И Halococcaceae fam. Nov., А также порядок Haloferacales на семейства, Haloferacaceae и Halorubraceae". ноя ". Антони ван Левенгук. 109 (4): 565–87. Дои:10.1007 / s10482-016-0660-2. PMID  26837779.
  17. ^ Ядав А.Н., Шарма Д., Гулати С., Сингх С., Дей Р., Пал К.К. и др. (Июль 2015 г.). «Галоархеи, обладающие атрибутом солюбилизации фосфора, участвующим в цикле фосфора». Научные отчеты. 5: 12293. Bibcode:2015НатСР ... 512293л. Дои:10.1038 / srep12293. ЧВК  4516986. PMID  26216440.
  18. ^ ДасСарма, Шиладитья (2007). «Экстремальные микробы». Американский ученый. 95 (3): 224–231. Дои:10.1511/2007.65.1024. ISSN  0003-0996.
  19. ^ Jaakkola ST, Zerulla K, Guo Q, Liu Y, Ma H, Yang C и др. (2014). «Галофильные археи, выращенные из поверхностно стерилизованной каменной соли среднего-позднего эоцена, являются полиплоидными». PLOS ONE. 9 (10): e110533. Bibcode:2014PLoSO ... 9k0533J. Дои:10.1371 / journal.pone.0110533. ЧВК  4206341. PMID  25338080.
  20. ^ Vreeland RH, Rosenzweig WD, Lowenstein T, Satterfield C, Ventosa A (февраль 2006 г.). «Анализ жирных кислот и ДНК пермских бактерий, выделенных из древних кристаллов соли, выявил различия с их современными родственниками». Экстремофилов. 10 (1): 71–8. Дои:10.1007 / s00792-005-0474-z. PMID  16133658.
  21. ^ Стивенсон А., Крэй Дж. А., Уильямс Дж. П., Сантос Р., Сахай Р., Нойенкирхен Н. и др. (Июнь 2015 г.). «Есть ли общий предел активности воды для трех сфер жизни?». Журнал ISME. 9 (6): 1333–51. Дои:10.1038 / ismej.2014.219. ЧВК  4438321. PMID  25500507.
  22. ^ Cheftel JC (1 августа 1995 г.). «Обзор: высокое давление, микробная инактивация и сохранение пищевых продуктов». Food Science and Technology International. 1 (2–3): 75–90. Дои:10.1177/108201329500100203.
  23. ^ да Коста М.С., Сантос Х., Галински Е.А. (1998). Биотехнология экстремофилов. Достижения в области биохимической инженерии / биотехнологии. 61. Шпрингер, Берлин, Гейдельберг. С. 117–153. Дои:10.1007 / bfb0102291. ISBN  978-3-540-63817-9.
  24. ^ а б Уильямс Т.Дж., Аллен М., Чичко Б., Кавиккиоли Р. (март 2017 г.). «Глицериновый метаболизм галоархей». Экологическая микробиология. 19 (3): 864–877. Дои:10.1111/1462-2920.13580. PMID  27768817.
  25. ^ Соппа Дж., Бауманн А., Бреннейс М., Дамбек М., Геринг О., Ланге С. (сентябрь 2008 г.). «Геномика и функциональная геномика с галоархеями». Архив микробиологии. 190 (3): 197–215. Дои:10.1007 / s00203-008-0376-4. PMID  18493745.
  26. ^ Bryant DA, Frigaard NU (ноябрь 2006 г.). «Прокариотический фотосинтез и фототрофия в свете». Тенденции в микробиологии. 14 (11): 488–96. Дои:10.1016 / j.tim.2006.09.001. PMID  16997562.
  27. ^ ДасСарма S (2006). «Экстремальные галофилы - модели для астробиологии» (PDF). Микроб-Американское общество микробиологии. 1 (3): 120. Архивировано с оригинал (PDF) 02 февраля 2007 г.

дальнейшее чтение

Журналы

Книги

Базы данных

внешняя ссылка