« Candidatus Pelagibacter» , с единственным видом « Ca. P. communis» , был выделен в 2002 году и получил особое название, [2] хотя он еще не был описан, как того требует бактериологический кодекс . [3] Это распространенный член клады SAR11 в типе Alphaproteobacteria . Члены SAR11 являются высокодоминирующими организмами, встречающимися как в соленой, так и в пресной воде по всему миру, и изначально были известны только по их генам рРНК , впервые идентифицированным в Саргассовом море в 1990 году лабораторией Стивена Джованнони в Университете штата Орегон , а затем обнаруженными в океанах по всему миру. [4] « Ca. P. communis» и его родственники могут быть самыми распространенными организмами в океане и, вполне возможно, самыми распространенными бактериями во всем мире. Он может составлять около 25% всех клеток микробного планктона , а летом они могут составлять примерно половину клеток, присутствующих в умеренных поверхностных водах океана. Общая численность « Ca. P. communis» и родственных ему микроорганизмов оценивается примерно в 2 × 1028 микробов . [5]
Он имеет форму палочки или полумесяца и является одной из самых маленьких самовоспроизводящихся клеток, известных науке, длиной 0,37–0,89 мкм и диаметром всего 0,12–0,20 мкм. Геном Pelagibacter занимает около 30% объема клетки. [6] Он грамотрицательный . [7] Он перерабатывает растворенный органический углерод . Он претерпевает регулярные сезонные циклы в изобилии — летом достигая ~50% клеток в умеренных поверхностных водах океана. Таким образом, он играет важную роль в углеродном цикле Земли .
Его открытие стало темой «Океанов микробов», эпизода 5 сериала «Близкие незнакомцы: Невидимая жизнь на Земле» на канале PBS . [8]
Несколько штаммов « Candidatus Pelagibacter communis» были культивированы благодаря улучшенным методам изоляции. [9] Наиболее изученным штаммом является HTCC1062 (коллекция высокопроизводительных культиваций). [2]
Факторы, которые регулируют популяции SAR11, до сих пор в значительной степени неизвестны. У них есть сенсоры для ограничения азота , фосфата и железа , а также очень необычная потребность в восстановленных соединениях серы . [10] Предполагается, что они были сформированы эволюцией в экосистеме с низким содержанием питательных веществ, такой как Саргассово море, где он был впервые обнаружен. [11]
Популяция клеток « Ca. P. communis» может удваиваться каждые 29 часов, что довольно медленно, но они могут размножаться в условиях низкого содержания питательных веществ. [12]
« Ca. P. communis» можно выращивать на определенной искусственной среде с добавлением восстановленной серы, глицина, пирувата и витаминов. [13]
Геном штамма " Ca. P. communis" HTCC1062 был полностью секвенирован в 2005 году, показав, что " Ca. P. communis" имеет наименьший геном (1 308 759 п.н.) среди всех свободноживущих организмов [6], кодирующий всего 1 354 открытые рамки считывания (всего 1 389 генов). [14] Единственными видами с меньшими геномами являются симбионты и паразиты, такие как Mycoplasma genitalium или Nanoarchaeum equitans [6]. Он имеет наименьшее количество открытых рамок считывания среди всех свободноживущих организмов и самые короткие межгенные спейсеры, но у него все еще есть метаболические пути для всех 20 аминокислот и большинства кофакторов. [6] Его геном был оптимизирован . Эта концепция оптимизации важна, поскольку она снижает количество энергии, необходимое для репликации клеток. [7] « Ca. P. communis» экономит энергию, используя пары оснований A и T (≈70,3% всех пар оснований), поскольку они содержат меньше азота , ресурса, который организмам трудно усваивать. [7]
Некодирующие РНК были идентифицированы в " Ca. P. communis" посредством биоинформатического скрининга опубликованных геномных и метагеномных данных. Примеры нкРНК, обнаруженных в этих организмах, включают рибосвитч SAM-V и другие цис-регуляторные элементы, такие как мотив rpsB . [15] [16] Другим примером важной нкРНК в " Ca. P. communis" и других членах клады SAR11 является консервативный, активируемый глицином рибосвитч на малатсинтазе, предположительно приводящий к "функциональной ауксотрофии" для глицина или предшественников глицина для достижения оптимального роста. [17]
Обнаружено, что он имеет гены протеородопсина, которые помогают питать протонные насосы, опосредованные светом . Тонкие различия возникают в экспрессии его кодонных последовательностей, когда он подвергается воздействию света или темноты. Больше генов для окислительного фосфорилирования экспрессируется, когда он подвергается воздействию темноты. [18]
Название рода ( Pelagibacter ) происходит от латинского существительного среднего рода pelagus («море») в сочетании с суффиксом -bacter (стержень, бактерия), что означает «бактерия моря». Соединительная гласная — «i», а не «o», так как первый термин — латинское «pelagus», а не греческое исходное πέλαγος (pelagos) (слово pelagus — греческое слово, используемое в латинской поэзии, это существительное 2-го склонения с похожим на греческое неправильным именительным падежом множественного числа pelagē , а не pelagi , греческое слово является 3-м склонением среднего рода на -ος (мн. ч. -η), не связанным с латинскими словами 2-го склонения на -us [19] ). Название видового эпитета ( ubique ) — латинское наречие, означающее «везде»; Виды со статусом Candidatus не являются валидно опубликованными, поэтому не обязаны быть грамматически правильными, например, иметь специфические эпитеты, которые должны быть прилагательными или существительными в приложении в именительном падеже или существительными в родительном падеже в соответствии с правилом 12c IBCN. [20]
Термин « Candidatus » используется для предлагаемых видов, для которых недостаток информации [21] не позволяет считать их утвержденными видами в соответствии с бактериологическим кодом [22] [23] , например, из-за депонирования в двух публичных репозиториях клеток или отсутствия анализа FAME [24] [25] , тогда как « Candidatus Pelagibacter communis» отсутствует в ATCC и DSMZ , а анализ липидов и хинонов не проводился.
HTTC1062 является типовым штаммом вида « Ca. P. communis», который в свою очередь является типовым видом рода « Candidatus Pelagibacter» [2] , который в свою очередь является типовым родом клады SAR11 или семейства « Pelagibacteraceae ». [26]
В феврале 2013 года в журнале Nature сообщалось , что был обнаружен бактериофаг HTVC010P , который атакует « Ca. P. communis», и «вероятно, это действительно самый распространенный организм на планете». [27] [28]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ), Готье, Николас; Зинман, Гай; Д'Антонио, Маттео; Абрахам, Майкл. Сравнительная микробная геномика, курс DTU. 2005.