Interested Article - Архейные ацидофильные наноорганизмы Ричмондских рудников

Архе́йные ацидофи́льные нанооргани́змы Ри́чмондских руднико́в ( англ. Archaeal Richmond Mine acidophilic nanoorganisms, ARMAN ) — организмы из домена архей , впервые описанные Бреттом Бейкером в 2006 году в экстремально кислом руднике в северной Калифорнии . Эти новые группы архей получили названия ARMAN-1, ARMAN-2, ARMAN-3, ARMAN-4 и ARMAN-5. Аббревиатура для обозначения данной группы архей была выбрана таким образом, чтобы соответствовать фамилии владельца рудника — Ted Arman . Предшествующий анализ рудниковых вод с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) не смог выявить их наличие, поскольку у организмов ARMAN имеется несколько замен, не позволяющих детектировать их с помощью ПЦР со стандартными праймерами к 16S рРНК . Бейкеру и коллегам удалось обнаружить эти организмы с помощью секвенирования ДНК организмов рудникового сообщества с помощью метода дробовика .

Первоначально считалось, что три группы ARMAN относятся к типу эвриархеот . Дальнейший пересмотр данных, основанный на более детально проработанном филогенетическом дереве архей, показал, что ARMAN относятся к надтипу DPANN . В настоящее время ARMAN выделяют в новые типы Micrarchaeota ( Candidatus Micrarchaeum acidiphilum ) и Parvarchaeota , давно отделившиеся от остальных архей. Различия между генами 16S рРНК трёх первых групп ARMAN составляют 17 % .

Распространение

Анализ с помощью флуоресцентных зондов, специфичных по отношению к ARMAN, показал, что клетки ARMAN всегда присутствуют в сообществах, связанных с в руднике в Iron Mountain (северная Калифорния); pH этих рудниковых вод достигает отрицательных значений (наименьшая измеренная величина pH составила —3,6 ). Как правило, клетки ARMAN немногочисленны в рудниковых сообществах (на них приходится 5—25 % обитателей сообществ). В 2008 году организмы, очень близкие к ARMAN, были найдены в кислом болоте в Финляндии , в 2010 году — в кислых дренажных рудниковых водах близ Рио-Тинто (юго-восток Испании ) , а в 2011 году — в слабощелочном глубоком подземном горячем источнике в Японии .

Строение клеток и экология

В 2009 году был проведён анализ некультивируемых клеток ARMAN из рудниковой биоплёнки с использованием трёхмерной криоэлектронной томографии . Оказалось, что размер клеток ARMAN соответствует нижнему предсказанному пределу для живых клеток: их объём составляет 0,009—0,04 мкм ³. Интересно, что, несмотря на чрезвычайно малые размеры клеток, на клетках из биоплёнки обнаружилось несколько типов вирусов . Выяснилось также, что в клетках ARMAN имеется в среднем 92 рибосомы на клетку, в то время как в клетке кишечной палочки Escherichia coli содержится около 10 тысяч рибосом. Судя по всему, ARMAN обходятся очень малым числом метаболитов на одну клетку, что поднимает вопрос о минимальных потребностях живых клеток. 3D-реконструкция клеток ARMAN в естественной среде обитания показала, что некоторые клетки ARMAN прикрепляются к другим археям из порядка Thermoplasmatales . Клетки этих архей проникают сквозь клеточную стенку ARMAN, достигая цитоплазмы. Природа этого взаимодействия неясна; возможно, здесь имеет место некоторая разновидность паразитизма или симбиоза . Возможно, ARMAN получают от других архей те метаболиты, которые не могут синтезировать сами .

Геномика и протеомика

В 2006 году были секвенированы геномы представителей трёх подгрупп ARMAN. Первый черновой вариант генома Candidatus Micrarchaeum acidiphilum из подгруппы ARMAN-2 имеет длину около 1 мегабазы (миллион пар оснований). Геномы ARMAN-4 и ARMAN-5, также имеющие размер около 1 мегабазы, отличаются необычными размерами генов , сходными с таковыми симбиотических и паразитических бактерий . Этот факт может свидетельствовать о межвидовых взаимодействиях ARMAN с другими археями. Кроме того, оказалось, что на филогенетическом дереве архей ARMAN располагаются рядом с точкой разделения ветвей эвриархеот и кренархеот , что свидетельствует о том, что ARMAN разделяют многие генетические черты с археями этих двух групп. Стоит отметить, что у ARMAN выявлены многие гены, обнаруженные только у кренархеот. Реконструировать известные метаболические пути у ARMAN очень сложно из-за необычно большого числа уникальных генов, обнаруженных у архей этой группы . В 2011 году у архей ARMAN-1 и ARMAN-2 был описан новый тип эндонуклеаз , участвующих в сплайсинге тРНК .

Примечания

Sanders, Robert (3 мая 2010). Дата обращения: 3 августа 2017. 18 декабря 2014 года.
Baker B. J. , Tyson G. W. , Webb R. I. , Flanagan J. , Hugenholtz P. , Allen E. E. , Banfield J. F. (англ.) // Science (New York, N.Y.). — 2006. — Vol. 314, no. 5807 . — P. 1933—1935. — doi : . — . [ ]
Rinke C. , Schwientek P. , Sczyrba A. , Ivanova N. N. , Anderson I. J. , Cheng J. F. , Darling A. , Malfatti S. , Swan B. K. , Gies E. A. , Dodsworth J. A. , Hedlund B. P. , Tsiamis G. , Sievert S. M. , Liu W. T. , Eisen J. A. , Hallam S. J. , Kyrpides N. C. , Stepanauskas R. , Rubin E. M. , Hugenholtz P. , Woyke T. (англ.) // Nature. — 2013. — Vol. 499, no. 7459 . — P. 431—437. — doi : . — . [ ]
Castelle C. J. , Wrighton K. C. , Thomas B. C. , Hug L. A. , Brown C. T. , Wilkins M. J. , Frischkorn K. R. , Tringe S. G. , Singh A. , Markillie L. M. , Taylor R. C. , Williams K. H. , Banfield J. F. (англ.) // Current biology : CB. — 2015. — Vol. 25, no. 6 . — P. 690—701. — doi : . — . [ ]
Nordstrom D. K. , Alpers C. N. // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 1999. — 30 марта ( т. 96 , № 7 ). — С. 3455—3462 . — ISSN . — doi : . [ ]
Juottonen H. , Tuittila E. S. , Juutinen S. , Fritze H. , Yrjälä K. (англ.) // The ISME journal. — 2008. — Vol. 2, no. 11 . — P. 1157—1168. — doi : . — . [ ]
Amaral-Zettler L. A. , Zettler E. R. , Theroux S. M. , Palacios C. , Aguilera A. , Amils R. (англ.) // The ISME journal. — 2011. — Vol. 5, no. 1 . — P. 42—50. — doi : . — . [ ]
Murakami Shinnosuke , Fujishima Kosuke , Tomita Masaru , Kanai Akio. // Applied and Environmental Microbiology. — 2011. — 9 декабря ( т. 78 , № 4 ). — С. 1015—1022 . — ISSN . — doi : . [ ]
Sanders, Robert (3 мая 2010). Дата обращения: 3 августа 2017. 18 декабря 2014 года.
Baker B. J. , Comolli L. R. , Dick G. J. , Hauser L. J. , Hyatt D. , Dill B. D. , Land M. L. , Verberkmoes N. C. , Hettich R. L. , Banfield J. F. (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2010. — Vol. 107, no. 19 . — P. 8806—8811. — doi : . — . [ ]
Fujishima K. , Sugahara J. , Miller C. S. , Baker B. J. , Di Giulio M. , Takesue K. , Sato A. , Tomita M. , Banfield J. F. , Kanai A. (англ.) // Nucleic acids research. — 2011. — Vol. 39, no. 22 . — P. 9695—9704. — doi : . — . [ ]