Μικρόβιο του μήνα: Nanopusillus acidilobi, ένας αρχαιώνας που βρέθηκε στο Εθνικό Πάρκο Yellowstone

2
Μικρόβιο του μήνα: Nanopusillus acidilobi, ένας αρχαιώνας που βρέθηκε στο Εθνικό Πάρκο Yellowstone

«Η ζωή έχει εξελιχθεί για να ευδοκιμεί σε περιβάλλοντα που είναι ακραία μόνο για τα περιορισμένα ανθρώπινα πρότυπα μας: στο βραστό οξύ μπαταρίας των θερμών πηγών Yellowstone, στις ρωγμές των μόνιμων φύλλων πάγου, στα δροσερά νερά των πυρηνικών αντιδραστήρων, μίλια κάτω από τον φλοιό της Γης, σε καθαρούς κρυστάλλους αλατιού και μέσα στους βράχους των ξηρών κοιλάδων της Ανταρκτικής». -Τζιλ Τάρτερ, αστρονόμος

Το Εθνικό Πάρκο Yellowstone (YNP) είναι γνωστό για τα γεωθερμικά του χαρακτηριστικά και τα ποικίλα οικοσυστήματα του. Με χαρακτηριστικά όπως θερμές πηγές, θερμοπίδακες, φαράγγια και δάση, δεν είναι περίεργο που η βιοποικιλότητα (μικροβιακή και μη) στο YNP είναι τεράστια.

Grand Prismatic Spring
Grand Prismatic Spring. Τα μικροβιακά χαλάκια στην άκρη του ελατηρίου δίνουν στο ελατήριο τα ζωηρά του χρώματα. Δικαιώματα φωτογραφίας: Τζιμ Τρόντελ

Απομόνωση του Nanopusillus acidilobi

Νωρίτερα αυτό το μήνα, μια ομάδα από το Εθνικό Εργαστήριο Oak Rige δημοσίευσε μια εργασία στο Nature Communications σχετικά με την ταυτοποίηση ενός είδους Nanoarchaeota από μια θερμή πηγή στο YNP. Το γένος Nanoarchaeota είχε προηγουμένως μόνο ένα αντιπροσωπευτικό είδος (Equitans Nanoarchaeum). Το νέο είδος Nanoarchaeota, Nanopusillus acidilobi, είναι από τους μικρότερους γνωστούς οργανισμούς. Το μέγεθος ενός Ν. οξύλοβοι Το στοιχείο έχει διάμετρο 100-300 nm. Βέλτιστη ανάπτυξη του Ν. οξύλοβοι είναι στους 82 C και pH 3,6 καθιστώντας την όξινη θερμή πηγή ένα hotspot (χωρίς λογοπαίγνιο) για αυτόν τον οργανισμό.

Δεν είναι μόνο το φυσικό μέγεθος του Ν. οξύλοβοι κύτταρα μικροσκοπικά, το γονιδίωμά του έχει μήκος μόνο 605.887 νουκλεοτίδια και περιέχει 656 γονίδια. Αυτό συγκρίνει ~ 4 εκατομμύρια νουκλεοτίδια και ~ 3.000 περιοχές κωδικοποίησης πρωτεϊνών του μι. coli γονιδίωμα. Ν. οξύλοβοι κατέχει γονίδια για την επεξεργασία γενετικών πληροφοριών αλλά δεν διαθέτει γονίδια για βιοσυνθετικές και ενεργειακές ικανότητες. Το πιο εκπληκτικό, Ν. οξύλοβοι στερείται συστατικών της αναπνευστικής αλυσίδας και των συμπλεγμάτων σύνθεσης ATP που απαιτούνται για τη δημιουργία του ATP, του παγκόσμιου ενεργειακού νομίσματος που απαιτείται για τη ζωή. Πώς λοιπόν Ν. οξύλοβοι υπάρχουν ακόμη;

Συμβίωση φυσικά!

Η συμβίωση περιγράφει τη στενή σχέση μεταξύ δύο ή περισσότερων ειδών. Οι συμβιωτικές σχέσεις μπορούν να λάβουν διάφορες μορφές:

(1) Αμοιβαιότητα: και τα δύο εμπλεκόμενα είδη επωφελούνται από την αλληλεπίδραση (π.χ.: τα λουλούδια παρέχουν στις μέλισσες τροφή (νέκταρ) και ως αποτέλεσμα οι μέλισσες που επικονιάζουν λουλούδια)
(2) Κομμενσαλισμός: ο ένας οργανισμός επωφελείται από τον άλλο χωρίς να τον επηρεάζει (π.χ. οι βαρέλιοι προσκολλώνται στις φάλαινες για μεταφορά αλλά η φάλαινα ούτε βλάπτεται ούτε βοηθάει)
(3) Παρασιτισμός: ένα είδος επωφελείται από την αλληλεπίδραση σε βάρος του άλλου (π.χ. ψύλλοι σε σκύλο)

Σε περίπτωση που Ν. οξύλοβοισχηματίζει μια (πιθανή) συμμετρική σχέση με έναν άλλο αρχαίο, Acidilobus sp. 7Α. Ν. οξύλοβοι αποκτά ATP. νουκλεοτίδια, συμπαράγοντες, αμινοξέα και λιπίδια από Acidilobus. Μπορεί να φαίνεται ότι επειδή Ν. οξύλοβοι απομονώνει πολλούς από αυτούς τους μεταβολικούς προδρόμους μακριά από τον ξενιστή του, τον Acidilobus τα κύτταρα θα επηρεαστούν αρνητικά. Παραδόξως, ο ρυθμός ανάπτυξης του Acibilos είναι το ίδιο στη μονοκαλλιέργεια και στη συγκαλλιέργεια με Ν. οξύλοβοι.

Η ηλεκτρονική μικροσκοπία καταγράφει την αλληλεπίδραση μεταξύ του N. acidilobi και του ξενιστή του Acidilobus
Η ηλεκτρονική μικροσκοπία καταγράφει την αλληλεπίδραση μεταξύ Ν. οξύλοβοι και τον οικοδεσπότη του Acidilobus. Δικαιώματα φωτογραφίας: Wurch et al., 2016.

Η απεικόνιση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο αποκάλυψε την προσκόλληση του Ν. οξύλοβοι στον ξενιστή του μέσω μιας τεντωμένης μεμβράνης. Οι ακριβείς μηχανισμοί και δομές που διευκολύνουν τη μεταφορά μεταβολιτών σε Ν. οξύλοβοι παραμένει άγνωστο, αλλά είναι εντυπωσιακό το γεγονός ότι μια τέτοια ποικιλία μεταβολιτών μπορεί να αποκτηθεί για να διατηρηθεί Ν. οξύλοβοι κύτταρα μέσω αυτού του μηχανισμού.

Schreibe einen Kommentar