stringtranslate.com

Паулинелла

Paulinella — род, насчитывающий как минимум одиннадцать [15] [1] [6] [3] видов, включая как пресноводные, так и морские амебоиды . [16] Как и многие представители эвглифид , он покрыт рядами кремнистых чешуек и использует нитевидные ложноножки , чтобы ползать по субстрату донной зоны . [17]

Его наиболее известными представителями являются три фотосинтезирующих вида P. chromatophora , P. micropora и P. longichromatophora , первые два из которых являются пресноводными формами, а третий — морской формой, [18] которые недавно (в эволюционном плане) приняли цианобактерию в качестве эндосимбионт .​ [19] [20] В результате они больше не способны осуществлять фагоцитоз , как их нефотосинтезирующие родственники. [21] P. chromatophora была обнаружена в отложениях реки Рейн в канун Рождества 1894 года немецким биологом Робертом Лаутерборном , который назвал ее Паулинеллой в честь своей мачехи Полины. [22] [23] Событие постоянного эндосимбиоза, вероятно, произошло с цианобионтом . [24] Полученная органелла представляет собой фотосинтетическую пластиду , которую часто называют «цианеллой» или хроматофором, и это единственный другой известный случай первичного эндосимбиоза фотосинтезирующих цианобактерий, [18] [16] , хотя первичный эндосимбиоз с нефотосинтезирующей Цианобактериальный симбионт встречается в семействе диатомовых Rhopalodiaceae . [25] Эндосимбиотическое событие произошло около 90–140 миллионов лет назад, когда α-цианобактерия (а не β-цианобактерия , от которой произошли пластиды в Archaeplastida ), [26] которая отделилась около 500 миллионов лет назад от предков своих сестринская клада, состоящая из живых представителей цианобактерий родов Prochromococcus и Synechococcus , [27] [28] [5] [16] была постоянно установлена ​​внутри амебы. [5] [29]

Это поразительно, поскольку хлоропласты всех других известных фотосинтезирующих эукариот происходят в конечном счете от единственного эндосимбионта цианобактерии, который был взят примерно 1,6 миллиарда лет назад предковым архепластиданом (и впоследствии принят в другие группы эукариот в результате вторичных событий эндосимбиоза, а затем третичного и третичного эндосимбионта). четвертичный эндосимбиоз и др.). Единственным исключением является инфузория Pseudoblepharisma tenue , которая помимо фотосинтетического симбионта, представляющего собой захваченные зеленые водоросли, имеет в качестве симбионта еще и фотосинтезирующий прокариот; пурпурные бактерии с уменьшенным геномом вместо цианобактерий. [30]

Геном хроматофора претерпел редукцию и теперь составляет всего одну треть размера генома его ближайших свободноживущих родственников, но все же в 10 раз больше, чем большинство пластидных геномов. Некоторые гены были потеряны, другие мигрировали в ядро ​​амебы в результате эндосимбиотического переноса генов. [31] Подсчитано, что 0,3-0,8% генов паулинеллы произошли от ее эндосимбионта, в дополнение к небольшому количеству генов от других организмов. [32] Другие гены деградировали из-за храпового механизма Мюллера – скопления вредных мутаций из-за генетической изоляции и, вероятно, были заменены генами других микробов посредством горизонтального переноса генов . [33] [34] Некоторые гены, полученные ядром от хроматофора, были многократно умножены с помощью механизма «копипаста», называемого ретротранспозицией , что позволило им функционировать более эффективно и сделало их более устойчивыми к токсичным соединениям, связанным с фотосинтезом. Это настолько изменило метаболизм амебы, что она больше не могла питаться микробами, как ее предки, и стала полностью зависеть от своего эндосимбионта, который, в свою очередь, потерял так много генов, что больше не может выжить вне клетки-хозяина. [35] [36]

Паулинелла демонстрирует как очень медленную скорость роста, так и чувствительность к свету и предпочитает условия низкой освещенности, вероятно, в качестве защиты от окислительного стресса и других стрессов, связанных со светом, поскольку она не имеет такой степени механизмов фотозащиты , как у организмов с фотосинтетическим аппаратом. происхождения архепластид, имеющих гораздо более длительную эволюционную историю. [37]

Ядерные гены P. chromatophora (те области, которые не затрагиваются эндосимбиотическим переносом генов) наиболее тесно связаны с гетеротрофным P. ovalis . [38] P. ovalis — морской гетеротрофный вид Paulinella, который, как было показано, поедает цианобактерии и бактерии. [39] P. ovalis также имеет по крайней мере два гена, подобных цианобактериям, которые, вероятно, были интегрированы в их геном в результате горизонтального переноса генов от его цианобактериальной добычи. Подобные гены могли подготовить фотосинтезирующие виды к принятию хроматофора. [40] Наличие существующих гетеротрофных линий делает Паулинеллу идеальной моделью для разгадки ранних стадий первичного эндосимбиоза и изучения постсимбиотической эволюции генома как пластиды, так и хозяина. [41]

Рекомендации

  1. ^ abcd Лаутерборн, Р. (1895). «Protozoenstudien. II. Paulinella chromatophora nov. gen. nov. spec., ein beschalter Rhizopode des Süßwassers mit blaugrünen chromatophorenenartigen Einschlüssen». Zeitschrift für Wissenschaftliche Zoologie . 59 : 537–544.
  2. ^ Доктор медицины Гири в Guiry, MD & Guiry, GM, 2013. AlgaeBase. Всемирное электронное издание, Национальный университет Ирландии, Голуэй. http://www.algaebase.org; поиск 4 марта 2013 г.
  3. ^ abcdefg Николлс, Кеннет Х. (ноябрь 2009 г.). «Шесть новых морских видов рода Paulinella (Rhizopoda: Filosea или Rhizaria: Cercozoa)». Журнал Морской биологической ассоциации Соединенного Королевства . 89 (7): 1415–1425. Бибкод : 2009JMBUK..89.1415N. дои : 10.1017/S0025315409000514. S2CID  86359271 . Проверено 18 августа 2022 г.
  4. ^ abcdefgh "Паулинелла". Интегрированная таксономическая информационная система . Проверено 28 января 2008 г.
  5. ^ abc Марин, Б; Новак, ЕС; Глекнер, Г; Мелконян, М. (5 июня 2007 г.). «Предок хроматофора Paulinella получил карбоксисомный оперон путем горизонтального переноса генов от нитрококкоподобной гамма-протеобактерии». Эволюционная биология BMC . 7 (1): 85. Бибкод : 2007BMCEE...7...85M. дои : 10.1186/1471-2148-7-85 . ПМК 1904183 . ПМИД  17550603. 
  6. ^ abc Ломанн, Х. (1908). «Untersuchungen zur Feststellung des vollständigen Gehaltes des Meeres an Plankton». Комм. З. Виссенш. Унтерсач. D. Deutschen Meere в Киле и D. Biologischen Anstalt Auf Helgoland. Виссенш. Meeresuntersuch., NF, Abt. Киль, Бд . 10 : 131–137.
  7. ^ Вёрс, Ная (1 сентября 1992 г.). «Гетеротрофные амебы, жгутиковые и солнечники из района Твярминне Финского залива в 1988–1990 гг.» . Офелия . 36 (1): 1–109. дои : 10.1080/00785326.1992.10429930. ISSN  0078-5326 . Проверено 19 августа 2022 г.
  8. ^ Ханна, Фиона; Роджерсон, Эндрю; Андерсон, О. Роджер (январь 1996 г.). «Описание Paulinella indentata N. Sp. (Filosea: Euglyphina) из сублиторальных прибрежных донных отложений» . Журнал эукариотической микробиологии . 43 (1): 1–4. doi :10.1111/j.1550-7408.1996.tb02464.x. ISSN  1066-5234. S2CID  84358420.
  9. ^ Вёрс, Ная (май 1993 г.). «Морские гетеротрофные амебы, жгутиковые и солнечники из Белиза (Центральная Америка) и Тенерифе (Канарские острова) с описаниями новых видов: Luffisphaera Bulbochaete N. Sp., L. Longihastis N. Sp., L. Turriformis N. Sp. и Паулинелла Интермедиа Н. Сп" . Журнал эукариотической микробиологии . 40 (3): 272–287. doi :10.1111/j.1550-7408.1993.tb04917.x. ISSN  1066-5234. S2CID  221852241 . Проверено 19 августа 2022 г.
  10. ^ Ким, Сунджу; Пак, Мён Гиль (1 февраля 2016 г.). «Paulinella longichromatophora sp. nov., новая морская фотосинтетическая раковинная амеба, содержащая хроматофор». Протист . 167 (1): 1–12. doi :10.1016/j.protis.2015.11.003. ISSN  1434-4610. ПМИД  26709891 . Проверено 19 августа 2022 г.
  11. ^ аб "Паулинелла". Таксономия NCBI . Бетесда, Мэриленд: Национальный центр биотехнологической информации . Проверено 4 января 2019 г. Линейные (полноценные) клеточные организмы; Эукариоты; Ризария; церкозоа; Имбрикатея; Силикофилоза; Эуглифида; Паулинеллиды
  12. ^ Ли, Дакхён; Ян, Ын Чан; Ким, Чон Им; Накаяма, Такуро; Зуккарелло, Джузеппе; Андерсен, Роберт А.; Юн, Хван Су (апрель 2017 г.). «Разнообразие фотосинтезирующих видов Paulinella с описанием Paulinella micropora sp. nov. и последовательностью генома хроматофора для штамма KR01». Протист . 168 (2): 155–170. doi :10.1016/j.protis.2017.01.003. ISSN  1618-0941. ПМИД  28262587.
  13. ^ Вульф, А. (1919). «Ueber das Kleinplankton der Barentssee». Wissenschaftliche Meeresunterschungen. Neue Folge Abteilung Helgoland . 13 : 95–125.
  14. ^ Джонсон, Пол В.; Харгрейвс, Пол Э.; Зибурт, ДЖОН МакН. (ноябрь 1988 г.). «Ультраструктура и экология Calycomonas ovalis Wulff, 1919 (Chrysophyceae) и ее переописание как панцирного корненожка, Paulinella ovalis N. Comb. (Filosea: Euglyphina) 1». Журнал протозоологии . 35 (4): 618–626. doi :10.1111/j.1550-7408.1988.tb04160.x.
  15. ^ «Поиск видов :: AlgaeBase» . algaebase.org . Проверено 19 августа 2022 г.
  16. ^ abc Габр, Арва; Гроссман, Артур Р.; Бхаттачарья, Дебашиш (5 мая 2020 г.). Паленик, Б. (ред.). «Паулинелла, модель понимания первичного эндосимбиоза пластид». Журнал психологии . Уайли. 56 (4): 837–843. Бибкод : 2020JPcgy..56..837G. дои : 10.1111/jpy.13003. ISSN  0022-3646. ПМЦ 7734844 . ПМИД  32289879. 
  17. ^ Накаяма, Такуро; Арчибальд, Джон М. (2012). «Эволюция фотосинтетической органеллы». БМК Биология . 10:35 . дои : 10.1186/1741-7007-10-35 . ПМЦ 3337241 . ПМИД  22531210. 
  18. ^ Аб Ли, Дакхен; Ха, Джи-Сан; Ким, Сунджу; Пак, Мён Гиль; Бхаттачарья, Дебашиш; Юн, Хван Су (22 февраля 2019 г.). «Эволюционная динамика хроматофорного генома у трех фотосинтезирующих видов Paulinella». Научные отчеты . Природа. 9 (1): 2560. Бибкод : 2019NatSR...9.2560L. дои : 10.1038/s41598-019-38621-8. ПМК 6384880 . ПМИД  30796245. 
  19. ^ Лаура Вегенер Парфри ; Эрика Барберо; Элиз Лассер; Мика Данторн; Дебашиш Бхаттачарья; Дэвид Дж. Паттерсон ; Лаура А. Кац (декабрь 2006 г.). «Оценка поддержки текущей классификации эукариотического разнообразия». ПЛОС Генетика . 2 (12): е220. doi : 10.1371/JOURNAL.PGEN.0020220 . ISSN  1553-7390. ПМЦ 1713255 . PMID  17194223. Викиданные  Q21090155. 
  20. ↑ Маккатчеон, Джон П. (6 октября 2021 г.). «Геномика и клеточная биология внутриклеточных инфекций, полезных для хозяина». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 37 (1): 115–142. doi : 10.1146/annurev-cellbio-120219-024122 . ISSN  1081-0706. PMID  34242059. S2CID  235786110. Архивировано из оригинала 7 июля 2022 года . Проверено 19 августа 2022 г.
  21. ^ Гагат, Пшемыслав; Мацкевич, Павел (январь 2017 г.). «Cymbomonas Tetramitiformis - своеобразный празинофит со вкусом бактерий проливает свет на эволюцию пластид». Симбиоз . 71 (1): 1–7. Бибкод : 2017Symbi..71....1G. дои : 10.1007/s13199-016-0464-1. ПМК 5167767 . ПМИД  28066124 . Проверено 18 августа 2022 г. 
  22. ^ Арчибальд, Джон М. (2017). «Эволюция: импорт белка в зарождающуюся фотосинтетическую органеллу». Современная биология . 27 (18): Р1004–Р1006. дои : 10.1016/j.cub.2017.08.013 . PMID  28950079. S2CID  21228029.
  23. ^ Один плюс один равно одному: симбиоз и эволюция сложной жизни
  24. ^ Фрис, Ян де; Гулд, Свен Б. (15 января 2018 г.). «Монопластидное узкое место в эволюции водорослей и растений» (PDF) . Журнал клеточной науки . 131 (2): jcs203414. дои : 10.1242/jcs.203414 . ISSN  0021-9533. ПМИД  28893840.
  25. ^ Накаяма, Такуро; Инагаки, Юдзи (12 октября 2017 г.). «Геномная дивергенция нефотосинтезирующих цианобактериальных эндосимбионтов ропалодиевых диатомей». Научные отчеты . Природа. 7 (1): 13075. Бибкод : 2017NatSR...713075N. дои : 10.1038/s41598-017-13578-8. ISSN  2045-2322. ПМЦ 5638926 . ПМИД  29026213. 
  26. ^ Новак, Ева CM; Прайс, Дана С.; Бхаттачарья, Дебашиш; Певица Анна; Мелконян, Михаил; Гроссман, Артур Р. (2016). «Перенос генов от различных бактерий компенсирует редукционную эволюцию генома в хроматофоре Paulinella chromatophora». Труды Национальной академии наук . 113 (43): 12214–12219. Бибкод : 2016PNAS..11312214N. дои : 10.1073/pnas.1608016113 . ПМК 5087059 . ПМИД  27791007. 
  27. ^ Санчес-Баракальдо, Патрисия; Рэйвен, Джон А.; Пизани, Давиде; Нолл, Эндрю Х. (12 сентября 2017 г.). «Ранние фотосинтезирующие эукариоты населяли среду обитания с низкой соленостью». Труды Национальной академии наук . 114 (37): Е7737–Е7745. Бибкод : 2017PNAS..114E7737S. дои : 10.1073/pnas.1620089114 . ISSN  0027-8424. ПМК 5603991 . ПМИД  28808007. 
  28. ^ Луис Делэй; Сесилио Валадес-Кано; Бернардо Перес-Саморано (15 марта 2016 г.). «Насколько на самом деле древна Paulinella Chromatophora?». ПЛОС Токи . 8 . doi : 10.1371/CURRENTS.TOL.E68A099364BB1A1E129A17B4E06B0C6B . ISSN  2157-3999. ПМЦ 4866557 . PMID  28515968. Викиданные  Q36374426. 
  29. ↑ Льюис, Луиза А. (12 сентября 2017 г.). «Держи соль: пресноводное происхождение первичных пластид». Труды Национальной академии наук . 114 (37): 9759–9760. Бибкод : 2017PNAS..114.9759L. дои : 10.1073/pnas.1712956114 . ISSN  0027-8424. ПМК 5604047 . ПМИД  28860199. 
  30. ^ Муньос-Гомес, Серхио А.; Крейц, Мартин; Гесс, Себастьян (11 июня 2021 г.). «Микробный эукариот с уникальным сочетанием пурпурных бактерий и зеленых водорослей в качестве эндосимбионтов». Достижения науки . 7 (24): eabg4102. Бибкод : 2021SciA....7.4102M. doi : 10.1126/sciadv.abg4102. ISSN  2375-2548. ПМЦ 8195481 . ПМИД  34117067. 
  31. ^ Чжан, Ру; Новак, Ева СМ; Прайс, Дана С.; Бхаттачарья, Дебашиш; Гроссман, Артур Р. (1 апреля 2017 г.). «Влияние интенсивности и качества света на хроматофор и экспрессию ядерных генов у Paulinella chromatophora, амебы с зарождающимися фотосинтезирующими органеллами». Журнал растений: для клеточной и молекулярной биологии . 90 (2): 221–234. дои : 10.1111/tpj.13488 . PMID  28182317. S2CID  39165272.
  32. ^ Новак, ЕС; Фогель, Х.; Грот, М.; Гроссман, Арканзас; Мелконян М.; Глекнер, Г. (2011). «Эндосимбиотический перенос генов и регуляция транскрипции переносимых генов у Paulinella chromatophora». Молекулярная биология и эволюция . 28 (1): 407–422. дои : 10.1093/molbev/msq209 . ПМИД  20702568.
  33. ^ Новак, Ева CM; Прайс, Дана С.; Бхаттачарья, Дебашиш; Певица Анна; Мелконян, Михаил; Гроссман, Артур Р. (25 октября 2016 г.). «Перенос генов от различных бактерий компенсирует редукционную эволюцию генома в хроматофоре Paulinella chromatophora». Труды Национальной академии наук . 113 (43): 12214–12219. Бибкод : 2016PNAS..11312214N. дои : 10.1073/pnas.1608016113 . ПМК 5087059 . ПМИД  27791007. 
  34. ↑ Каллиер, Вивиан (8 июня 2022 г.). «Митохондрии и происхождение эукариот». Знающий журнал . doi : 10.1146/knowable-060822-2 . S2CID  249526889 . Проверено 18 августа 2022 г.
  35. ^ «Исследование микробов проливает свет на важный шаг в эволюции жизни на Земле». Июнь 2022.
  36. ^ «Раскрытие эволюционного процесса, который обеспечил разнообразие растительной жизни на Земле». Архивировано из оригинала 15 сентября 2022 года . Проверено 15 сентября 2022 г.
  37. ^ Габр, Арва; Зурнас, Апостол; Стивенс, Тимоти Г.; Дисмукс, Г. Чарльз; Бхаттачарья, Дебашиш (2022). «Доказательства наличия надежной фотосистемы II у фотосинтетической амебы Паулинеллы». Новый фитолог . 234 (3): 934–945. дои : 10.1111/nph.18052. PMID  35211975. S2CID  247106539.
  38. ^ Патрик Дж. Килинг (2004). «Разнообразие и история эволюции пластид и их хозяев». Американский журнал ботаники . 91 (10): 1481–1493. дои : 10.3732/ajb.91.10.1481 . ПМИД  21652304.
  39. ^ Джонсон, Пол В.; Харгрейвс, Пол Э.; Зибурт, ДЖОН МакН. (ноябрь 1988 г.). «Ультраструктура и экология Calycomonas ovalis Wulff, 1919 (Chrysophyceae) и ее переописание как панцирного корненожка, Paulinella ovalis N. Comb. (Filosea: Euglyphina) 1». Журнал протозоологии . 35 (4): 618–626. doi :10.1111/j.1550-7408.1988.tb04160.x. ISSN  0022-3921.
  40. ↑ Смит, Дэвид (1 января 2013 г.). «Укради мое солнце». Журнал «Ученый»® . Проверено 18 августа 2022 г.
  41. ^ Габр, Арва; Гроссман, Артур Р.; Бхаттачарья, Дебашиш (август 2020 г.). Паленик, Б. (ред.). «Паулинелла, модель для понимания первичного эндосимбиоза пластид». Журнал психологии . 56 (4): 837–843. Бибкод : 2020JPcgy..56..837G. дои : 10.1111/jpy.13003. ISSN  0022-3646. ПМЦ 7734844 . ПМИД  32289879.