Излучение типа кандидата (также называемое группой CPR ) представляет собой большое эволюционное излучение бактериальных клонов, члены которых в основном не культивируются и известны только из метагеномики и секвенирования отдельных клеток . Их описывают как нанобактерии или ультрамелкие бактерии из-за их меньшего размера (нанометрового) по сравнению с другими бактериями. Первоначально предполагалось, что CPR представляет более 15% всего бактериального разнообразия и может состоять из более чем 70 различных типов. [1] Однако недавно предложенная стандартизированная бактериальная таксономия, основанная на относительном эволюционном расхождении, обнаружила, что CPR представляет собой один тип. [2]Клоны CPR обычно характеризуются наличием небольших геномов и отсутствием нескольких биосинтетических путей и рибосомных белков. Это привело к предположению, что они, вероятно, являются облигатными симбионтами . [3] [4]
Кандидат филогенетической радиации | |
---|---|
Представление бактерии этого типа. | |
Научная классификация | |
Домен: | Бактерии |
(без рейтинга): | Типы кандидатов бактерий |
Infrakingdom: | Кандидат филогенетической радиации |
В более ранней работе был предложен супертип под названием Patescibacteria, который охватывал несколько типов, позже отнесенных к группе CPR. [5] Таким образом, Patescibacteria и CPR часто используются как синонимы. [6]
Характеристики
Хотя есть несколько исключений, у представителей филы-кандидата излучения обычно отсутствуют несколько биосинтетических путей для нескольких аминокислот и нуклеотидов. На сегодняшний день нет геномных данных, свидетельствующих о том, что они способны продуцировать липиды, необходимые для формирования клеточной оболочки. [4] Кроме того, у них, как правило, отсутствуют полные циклы TCA и комплексы электронно-транспортных цепей, включая АТФ-синтазу. Это отсутствие нескольких важных путей, обнаруженных у большинства свободноживущих прокариот, указывает на то, что радиация филы кандидата состоит из облигатных ферментативных симбионтов. [7]
Кроме того, члены CPR обладают уникальными рибосомными особенностями. Хотя члены CPR, как правило, не культивируются и поэтому пропускаются в культурально-зависимых методах, они также часто упускаются из виду в независимых культурально-независимых исследованиях, основанных на последовательностях 16S рРНК . Их гены рРНК, по-видимому, кодируют белки и имеют самосплайсинговые интроны , особенности, которые редко наблюдаются у бактерий, хотя о них сообщалось ранее. [8] Благодаря этим интронам, члены CPR не обнаруживаются 16S-зависимыми методами. Кроме того, у всех членов CPR отсутствует рибосомный белок L30 , что часто наблюдается у симбионтов. [7]
Многие из его характеристик аналогичны или аналогичны характеристикам ультрамалых архей ( DPANN ). [4]
Филогения
Согласно некоторым филогенетическим анализам, основанным на рибосомных белках, 16S рРНК и присутствии семейства белков, радиация кандидата филы является первой кладой, отделившейся от бактерий. Эти филогенетические анализы выявили следующую филогению между типами и супертипами. Жирным шрифтом выделены суперфилы. [4] [3]
Бактерии |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В качестве альтернативы было высказано предположение, что группа CPR могла принадлежать Terrabacteria , более близкому родственнику Chloroflexi . Альтернативное расположение CPR на филогенетическом дереве выглядит следующим образом. [9]
Бактерии |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Предварительная таксономия
Поскольку многие члены CPR не подлежат культивированию, они не могут быть официально включены в бактериальную таксономию , но ряд предварительных имен , или Candidatus , в целом согласован. [5] По состоянию на 2017 год две супертипы обычно признаются под CPR, Parcubacteria и Microgenomates. [1] Типы СЛР включают:
- Кластер Parcubacteria без рейтинга
- Superphylum Parcubacteria
- Филюм Kerfeldbacteria
- Филюм Doudnabacteria - образует монофилетическую группу с парафилетическим Parcubacteria
- Тип КАЗАНЬ
- Тип CPR2
- Филюм Berkelbacteria (ACD58)
- Филюм Gracilibacteria
- Тип Saccharibacteria (TM7) - один член, TM7x , культивируется
- Тип Peregrinibacteria
- Филюм Peribacteria
- Superphylum Parcubacteria
- Кластер микрогеноматов без рейтинга
- Superphylum Microgenomates
- Филюм Woekebacteria
- Тип Beckwithbacteria
- Филюм Pacebacteria
- Тип Chisholmbacteria
- Филюм Collierbacteria
- Филюм Katanobacteria (WWE3)
- Superphylum Microgenomates
Современная филогения основана на рибосомных белках (Hug et al., 2016). [3] Другие подходы, включая существование семейства белков и рибосомную РНК 16S , дают аналогичные результаты при более низком разрешении. [10] [1]
Смотрите также
- Бактериальные типы § Не культивируемые типы и метагеномика некоторых типов в СЛР.
Рекомендации
- ^ a b c Danczak RE, Johnston MD, Kenah C, Slattery M, Wrighton KC, Wilkins MJ (сентябрь 2017 г.). «Члены кандидатной филы радиации функционально различаются способностями к круговороту углерода и азота» . Микробиом . 5 (1): 112. DOI : 10,1186 / s40168-017-0331-1 . PMC 5581439 . PMID 28865481 .
- ^ Парки, Донован; Чувочина Мария; Уэйт, Дэвид; Ринке, Кристиан; Скаршевски, Адам; Шомей, Пьер-Ален; Гугенгольц, Филипп (27 августа 2018 г.). «Стандартизированная бактериальная таксономия, основанная на филогении генома, существенно меняет древо жизни» . Природа Биотехнологии . 36 (10): 996–1004. DOI : 10.1038 / nbt.4229 . PMID 30148503 . S2CID 52093100 . Проверено 13 января 2021 года .
- ^ а б в г Hug LA, Baker BJ, Anantharaman K, Brown CT, Probst AJ, Castelle CJ и др. (Апрель 2016 г.). «Новый взгляд на древо жизни» . Природная микробиология . 1 (5): 16048. DOI : 10.1038 / nmicrobiol.2016.48 . PMID 27572647 .
- ^ а б в г Castelle CJ, Banfield JF (март 2018 г.). «Основные новые группы микробов расширяют разнообразие и изменяют наше понимание Древа жизни» . Cell . 172 (6): 1181–1197. DOI : 10.1016 / j.cell.2018.02.016 . PMID 29522741 .
- ^ а б Ринке С; и другие. (2013). «Понимание филогении и кодирующего потенциала микробной темной материи» . Природа . 499 (7459): 431–7. Bibcode : 2013Natur.499..431R . DOI : 10,1038 / природа12352 . PMID 23851394 .
- ^ Луч, Джейкоб П .; Бекрафт, Эрик Д .; Браун, Юлия М .; Шульц, Фредерик; Джаретт, Джессика К .; Безуидт, Оливер; Поултон, Николь Дж .; Кларк, Кайла; Данфилд, Питер Ф .; Равин, Николай В .; Копье, Джон Р .; Hedlund, Brian P .; Кормас, Константинос А .; Зиверт, Стефан М .; Elshahed, Mostafa S .; Barton, Hazel A .; Стотт, Мэтью Б.; Эйзен, Джонатан А .; Moser, Duane P .; Onstott, Tullis C .; Войке, Таня; Степанаускас, Рамунас (2020). «Отсутствие у предков электронных транспортных цепей в Patescibacteria и DPANN» . Границы микробиологии . 11 : 1848. DOI : 10,3389 / fmicb.2020.01848 . PMC 7507113 . PMID 33013724 .
- ^ а б Браун CT, Hug LA, Thomas BC, Sharon I, Castelle CJ, Singh A и др. (Июль 2015 г.). «Необычная биология в группе, включающей более 15% доменных бактерий». Природа . 523 (7559): 208–11. Bibcode : 2015Natur.523..208B . DOI : 10,1038 / природа14486 . ОСТИ 1512215 . PMID 26083755 . S2CID 4397558 .
- ^ Белфорт М., Реабан М.Э., Кутзи Т., Далгаард Дж. З. (июль 1995 г.). «Прокариотические интроны и интеины: совокупность форм и функций» . Журнал бактериологии . 177 (14): 3897–903. DOI : 10.1128 / jb.177.14.3897-3903.1995 . PMC 177115 . PMID 7608058 .
- ^ Coleman, Gareth A .; Давин, Адриан А .; Махендрараджа, Тара; Спанг, Аня; Гугенгольц, Филипп; Szöllsi, Gergely J .; Уильямс, Том А. (15 июля 2020 г.). «Укоренившаяся филогения разрешает раннюю бактериальную эволюцию». bioRxiv 10.1101 / 2020.07.15.205187 .
- ^ Меуст, Рафаэль; Бурштейн, Дэвид; Кастель, Синди Дж .; Банфилд, Джиллиан Ф. (13 сентября 2019 г.). «Отличие бактерий CPR от других бактерий по содержанию семейства белков» . Nature Communications . 10 (1): 4173. Bibcode : 2019NatCo..10.4173M . DOI : 10.1038 / s41467-019-12171-Z . PMC 6744442 . PMID 31519891 .
Внешние ссылки
- Большая часть Древа Жизни - полная тайна . Мы знаем, что существуют определенные ветви, но никогда не видели организмов, которые там обитают. Автор: Эд Йонг, 12 апреля 2016 г., atlantic.com.
- Сверхмалые паразитические бактерии, обнаруженные в грунтовых водах, собаках, кошках и вас ; на: SciTechDaily; 21 июля 2020 г .; Источник: Институт Форсайта
- Маклин, Джеффри С .; Бор, Батбилег; Кернс, Кристофер А .; Лю, Цюаньхуэй; To, Thao T .; Солден, Линдси; Хендриксон, Эрик Л .; Райтон, Келли; Ши, Вэньюань; Он, Сюэсон (2020). «Приобретение и адаптация ультрамалых паразитических бактерий с редуцированным геномом к млекопитающим-хозяевам» . Отчеты по ячейкам . 32 (3): 107939. bioRxiv 10.1101 / 258137 . DOI : 10.1016 / j.celrep.2020.107939 . PMC 7427843 . PMID 32698001 .
- Бухари, Р.Х .; Амирджан, Н; Jeong, H; Ким, КМ; Caetano-Anollés, G; Насир, А (1 марта 2020 г.). «Бактериальное происхождение и редуктивная эволюция группы CPR» . Геномная биология и эволюция . 12 (3): 103–121. DOI : 10.1093 / GbE / evaa024 . PMC 7093835 . PMID 32031619 .