Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено с Halobacteria )
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Галобактерии» перенаправляются сюда. Чтобы узнать о роде, см. Halobacterium .

Галоархей
Halobacteria.jpg
Halobacterium sp. штамм NRC-1, каждая клетка длиной около 5 мкм .
Научная классификация
Домен:
Архей
Царство:
Euryarchaeota
Тип:
Euryarchaeota
Класс:
Галобактерии

Grant et al. 2002 г.
Приказ
Синонимы
  • Halomebacteria Cavalier-Smith 2002 г.
  • Галобактерии DasSarma и DasSarma 2008

Галобактерии ( галофильные археи , галофильные архебактерии , галобактерия ) [1] представляют собой класс из эвриархеоты , [2] найдено в воде насыщенных или почти насыщенная солью . Галобактерии теперь считаются архей , а не бактериями, и составляют одну из самых крупных групп. Название «галобактерии» было присвоено этой группе организмов до того, как было осознано существование домена « Археи» , и, хотя оно является действительным в соответствии с таксономическими правилами, оно должно быть обновлено. [3]Галофильные археи обычно называют галоархеями, чтобы отличить их от галофильных бактерий.

Эти микроорганизмы являются членами сообщества галофилов , поскольку для роста им требуются высокие концентрации соли, при этом большинству видов требуется более 2,0 М NaCl для роста и выживания. [4] Они представляют собой отдельную эволюционную ветвь архей, отличающуюся наличием липидов, связанных с эфиром, и отсутствием муреина в их клеточных стенках .

Галоархеи могут расти как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Части мембран галоархей имеют пурпурный цвет [5], а крупные соцветия галоархей кажутся красноватыми из-за пигмента бактериородопсина , связанного с пигментом родопсина сетчатки глаза , который он использует для преобразования световой энергии в химическую энергию посредством процесса, не связанного с хлорофиллом фотосинтез на основе .

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

Таксономия [ править ]

Чрезвычайно галофильные, аэробные представители архей классифицируются в пределах семейства Halobacteriaceae, порядка 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: Halobacterium )

　　Haladaptatus , Halalkalicoccus , Haloarchaeobius , Halarchaeum , Halobacterium , Halocalculus , Halorubellus , Halorussus , "Halosiccatus" , Halovenus , Natronoarchaeum , Natronomonas , Salarchaeum .

  • Haloarculaceae (Типовые роды: Haloarcula )

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

  • Halococcaceae (Типовые роды: Halococcus )

　　Галококк .

Haloferacales

  • Haloferacaceae (Типовые роды: Haloferax )

　　Halabellus , Haloferax , Halogeometricum , ( Галогранум ), Halopelagius , Haloplanus , Haloquadratum , Halosarcina .

  • Halorubraceae (Типовые роды: Halorubrum )

　　Halobaculum , ( Halogranum ), Halohasta , Halolamina , Halonotius , Halopenitus , Halorubrum , Salinigranum .

Natrialbales

  • Natrialbaceae (Типовые роды: Natrialba )

　　Halobiforma , Halopiger , Halostagnicola , Haloterrigena , Halovarius , Halovivax , Natrialba , Natribaculum , Natronobacterium , Natronococcus , Natronolimnobius , Natronorubrum , Salinarchaeum .

Жилая среда [ править ]

Соляные пруды с розовыми ореолами на краю залива Сан-Франциско , недалеко от Фремонта, 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 обладают высоким содержанием каротиноидных пигментов, предположительно для защиты от ультрафиолета). [18] Некоторые из них обитают в подземных отложениях каменной соли, в том числе из среднего-позднего эоцена (38-41 миллион лет назад). [19] Сообщалось о некоторых даже более старых, созданных более 250 миллионов лет назад. [20]

Адаптация к окружающей среде [ править ]

Галоархеи могут расти при w, близком к 0,75, однако активность воды (a w ) ниже 0,90 подавляет действие большинства 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] Haloarchaea борются с этим, удерживая совместимые растворенные вещества, такие как хлорид калия (KCl), во внутриклеточном пространстве, чтобы позволить им уравновесить 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 использовать глицерин в качестве источника углерода и энергии в катаболических процессах, который часто присутствует в средах с высоким содержанием соли из-за видов Dunaliella, которые производят глицерин в больших количествах. [24]

Фототрофия [ править ]

Бактериородопсин используется для поглощения света, который обеспечивает энергию для переноса протонов (H + ) через клеточную мембрану. Градиент концентрации, полученный в результате этого процесса, можно затем использовать для синтеза АТФ . Многие галоархеи также обладают родственными пигментами, включая галородопсин , который накачивает ионы хлора в клетке в ответ на фотоны, создавая градиент напряжения и помогая в производстве энергии из света. Однако этот процесс не связан с другими формами фотосинтеза, включающего перенос электронов, и галоархеи неспособны связывать углерод из углекислого газа . [26]Ранняя эволюция белков сетчатки была предложена в качестве гипотезы пурпурной Земли . [5]

Ячеистые формы [ править ]

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

Одна из галоархей необычной формы - « Квадратная галоархея Уолсби ». Он был классифицирован в 2004 году с использованием раствора с очень низким содержанием питательных веществ, обеспечивающего рост, с высокой концентрацией соли, квадратной формы и чрезвычайно тонким (как почтовая марка ). Такая форма, вероятно , возможна только из-за высокой осмолярности воды, допускающей формы клеток, которые были бы трудными, если не невозможными, в других условиях.

Как экзофилы [ править ]

Галоархеи были предложены как вид жизни, способной жить на Марсе ; Поскольку давление марсианской атмосферы ниже тройной точки воды, пресноводные виды не будут иметь среды обитания на поверхности Марса. Присутствие высоких концентраций соли в воде снижает ее температуру замерзания, теоретически позволяя галофилам существовать в соленой воде на Марсе. [27]

См. Также [ править ]

  • Жизнь на Марсе
  • Гипотеза пурпурной земли

Ссылки [ править ]

  1. ^ Fendrihan S, Легат A, Pfaffenhuemer M, Gruber C, Weidler G, Gerbl F, Стан-Lotter H (август 2006). «Чрезвычайно галофильные археи и проблема долговременного выживания микробов» . Re / Views in Environment Science and Bio / Technology . 5 (2–3): 203–218. DOI : 10.1007 / s11157-006-0007-у . PMC  3188376 . PMID  21984879 .
  2. ^ См. Веб-страницу NCBI по Halobacteria . Данные извлечены из "ресурсов таксономии NCBI" . Национальный центр биотехнологической информации . Проверено 19 марта 2007 .
  3. ^ DasSarma P, DasSarma S (май 2008). «О происхождении прокариотических« видов »: систематика галофильных архей» . Солевые системы . 4 (1): 5. DOI : 10,1186 / 1746-1448-4-5 . PMC 2397426 . PMID 18485204 .  
  4. ^ DasSarma S, DasSarma P (2017). Галофилы . eLS . John Wiley & Sons, Ltd., стр. 1–13. DOI : 10.1002 / 9780470015902.a0000394.pub4 . ISBN 9780470015902.
  5. ^ a b DasSarma S, Schwieterman EW (2018). «Ранняя эволюция пурпурных пигментов сетчатки на Земле и последствия для биосигнатур экзопланет» . Международный журнал астробиологии : 1–10. arXiv : 1810.05150 . DOI : 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 : 2015NatSR ... 512293Y . DOI : 10.1038 / srep12293 . PMC 4516986 . PMID 26216440 .  
  7. ^ Минегиси Х, Этиго А, Симанэ Y, 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 (Pt 9): 2160–2. DOI : 10.1099 / ijs.0.036905-0 . PMID 22058320 . 
  8. ^ Угальд JA, Narasingarao P, S Kuo, Podell S, Аллен EE (декабрь 2013). «Проект последовательности генома штамма G22 Candidatus Halobonum tyrrellensis, выделенного из гиперсоленых вод озера Тиррелл, Австралия» . Анонсы генома . 1 (6). DOI : 10,1128 / genomeA.01001-13 . PMC 3861417 . PMID 24336364 .  
  9. ^ Filker S, Кайзер М, Rosselló-mõra R, Dunthorn М, G Лаксово, Stoeck Т (июнь 2014). " " Candidatus Haloectosymbiotes riaformosensis "(Halobacteriaceae), архейный ectosymbiont из гиперминерализованных ресничных Platynematum Салинарума". Систематическая и прикладная микробиология . 37 (4): 244–51. DOI : 10.1016 / j.syapm.2014.01.001 . hdl : 10261/99984 . PMID 24629416 . 
  10. ^ Hassani II, Роберт C, Мишель C, Рауль D, Hacène H, Desnues C (октябрь 2013 г.). «Несмежная законченная последовательность генома и описание Halopiger djelfamassiliensis sp. Nov» . Стандарты геномных наук . 9 (1): 160–74. DOI : 10.4056 / sigs.4578289 . PMC 3910545 . PMID 24501653 .  
  11. ^ Икрам HI, Екатерина R, Каролина М, Didier R, Hocine Н, Кристель D (июнь 2014). «Несмежная законченная последовательность генома и описание Halopiger goleamassiliensis sp. Nov» . Стандарты геномных наук . 9 (3): 956–9. DOI : 10.4056 / sigs.4618288 . PMC 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 генома штамма Halorubrum tropicale V5, нового галофильного архея, выделенного из солнечных солончаков Кабо Рохо, Пуэрто-Рико» . Геномические данные . 7 : 284–6. DOI : 10.1016 / j.gdata.2016.02.004 . PMC 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 солончаков Кабо Рохо, Пуэрто-Рико» . Геномические данные . 7 : 287–9. DOI : 10.1016 / j.gdata.2016.02.005 . PMC 4778667 . PMID 26981428 .  
  14. ^ Яаккола ST, Пфайфер F, Ravantti JJ, Го Q, Лю У, Х Чен, Ма Н, Ян С, Oksanen НМ, Бэмфорд DH (февраль 2016). «Полный геном жизнеспособной археи, выделенной из каменной соли возрастом 123 миллиона лет». Экологическая микробиология . 18 (2): 565–79. DOI : 10.1111 / 1462-2920.13130 . PMID 26628271 . 
  15. ^ Гупта RS, Наушад S, S Baker (март 2015). «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., Содержащие новые семейства. Haloferacaceae fam. Nov. И Natrialbaceae fam. Nov " . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 65 (Pt 3): 1050–69. DOI : 10.1099 / ijs.0.070136-0 . PMID 25428416 . 
  16. ^ Гупта RS, Наушад S, Fabros R, Adeolu M (апрель 2016). "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. DOI : 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 : 2015NatSR ... 512293Y . DOI : 10.1038 / srep12293 . PMC 4516986 . PMID 26216440 .  
  18. ^ DasSarma, Shiladitya (2007). «Экстремальные микробы». Американский ученый . 95 (3): 224–231. DOI : 10.1511 / 2007.65.1024 . ISSN 0003-0996 . 
  19. ^ Яаккола ST, Zerulla К, Го Q, Y Лю, Ма Н, Ян С. и др. (2014). «Галофильные археи, выращенные из поверхностно стерилизованной каменной соли среднего-позднего эоцена, являются полиплоидными» . PLOS ONE . 9 (10): e110533. Bibcode : 2014PLoSO ... 9k0533J . DOI : 10.1371 / journal.pone.0110533 . PMC 4206341 . PMID 25338080 .  
  20. ^ Vreeland RH, Розенцвейг WD, Левенштейн T, Саттерфилд C, Ventosa A (февраль 2006). «Анализ жирных кислот и ДНК пермских бактерий, выделенных из древних кристаллов соли, выявил различия с их современными родственниками». Экстремофилы . 10 (1): 71–8. DOI : 10.1007 / s00792-005-0474-Z . PMID 16133658 . 
  21. ^ Стивенсон А., Крей 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. DOI : 10.1038 / ismej.2014.219 . PMC 4438321 . PMID 25500507 .  
  22. ^ Cheftel JC (1 августа 1995). «Обзор: высокое давление, микробная инактивация и сохранение пищевых продуктов». Food Science and Technology International . 1 (2–3): 75–90. DOI : 10.1177 / 108201329500100203 .
  23. ^ да Коста MS, Сантос H, Галински EA (1998). Биотехнология экстремофилов . Достижения в области биохимической инженерии / биотехнологии. 61 . Шпрингер, Берлин, Гейдельберг. С. 117–153. DOI : 10.1007 / bfb0102291 . ISBN 978-3-540-63817-9.
  24. ^ a b Williams TJ, Allen M, Tschitschko B, Cavicchioli R (март 2017 г.). «Глицериновый метаболизм галоархей» . Экологическая микробиология . 19 (3): 864–877. DOI : 10.1111 / 1462-2920.13580 . PMID 27768817 . 
  25. ^ Соппа Дж, Баумана А, Brenneis М, Дамбек М, Геринг О, Ланге С (сентябрь 2008 г.). «Геномика и функциональная геномика с галоархеями». Архив микробиологии . 190 (3): 197–215. DOI : 10.1007 / s00203-008-0376-4 . PMID 18493745 . 
  26. ^ Bryant DA, Frigaard NU (ноябрь 2006). «Прокариотический фотосинтез и фототрофия в свете». Тенденции в микробиологии . 14 (11): 488–96. DOI : 10.1016 / j.tim.2006.09.001 . PMID 16997562 . 
  27. ^ DasSarma S (2006). «Экстремальные галофилы - модели для астробиологии» (PDF) . Микроб-Американское общество микробиологии . 1 (3): 120. Архивировано из оригинального (PDF) 02.02.2007.

Дальнейшее чтение [ править ]

Журналы [ править ]

  • Соппа Дж. (Март 2006 г.). «От геномов к функциям: галоархеи как модельные организмы» . Микробиология . 152 (Pt 3): 585–90. DOI : 10.1099 / mic.0.28504-0 . PMID  16514139 .
  • Кавальер-Смит Т. (январь 2002 г.). «Неомуранское происхождение архебактерий, негибактериальный корень универсального дерева и бактериальная мегаклассификация» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 52 (Pt 1): 7–76. DOI : 10.1099 / 00207713-52-1-7 . PMID  11837318 .
  • Woese CR, Kandler O, Wheelis ML (июнь 1990 г.). «К естественной системе организмов: предложение о доменах архей, бактерий и эукариев» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 87 (12): 4576–9. Бибкод : 1990PNAS ... 87.4576W . DOI : 10.1073 / pnas.87.12.4576 . PMC  54159 . PMID  2112744 .
  • Кавальер-Смит Т. (1986). «Царства организмов». Природа . 324 (6096): 416–7. Bibcode : 1986Natur.324..416C . DOI : 10.1038 / 324416a0 . PMID  2431320 .

Книги [ править ]

  • Грант В.Д., Камекура М., МакГенити Т.Дж., Вентоза А. (2001). «Класс III. Класс галобактерий. Nov.». В DR Boone, RW Castenholz (ред.). Руководство Берджи по систематической бактериологии Том 1: Археи и глубоко ветвящиеся и фототрофные бактерии (2-е изд.). Нью-Йорк: Springer Verlag . С.  169 . ISBN 978-0-387-98771-2.
  • Гаррити GM, Холт JG (2001). "Тип AII. Euryarchaeota phy. Nov.". В DR Boone, RW Castenholz (ред.). Руководство Берджи по систематической бактериологии Том 1: Археи и глубоко ветвящиеся и фототрофные бактерии (2-е изд.). Нью-Йорк: Springer Verlag. С.  169 . ISBN 978-0-387-98771-2.

Базы данных [ править ]

  • Ссылки PubMed по галобактериям
  • Ссылки PubMed Central по галобактериям
  • Ссылки Google Scholar по Halobacteria

Внешние ссылки [ править ]

  • Страница таксономии NCBI для галобактерий
  • Поиск по страницам таксономии "Древо жизни" по Halobacteria
  • Страница поиска видов на 2000 для галобактерий
  • Страница MicrobeWiki, посвященная галобактериям
  • Страница LPSN для галобактерий
  • Образовательный сайт о галоархее
  • HaloArchaea.com
  • Домашняя страница Майка Дьял-Смита