Proteine altamente acide e flessibilità metabolica in batteri e archaea altamente diversificati che prosperano nelle caotiche salamoie geotermiche.
Dati estesi Figura 5. Mappe di calore che illustrano le potenziali funzioni metaboliche chiave e i percorsi KEGG per i singoli MAG degli alobatteri raccolti dagli ecosistemi ipersalini nella Dancalia settentrionale. A, Presenza (blu) – assenza (bianco) di funzioni metaboliche come dedotto dal G metabolico nei MAG Danakil e dai genomi GTDB rappresentativi degli alobatteri. B, moduli del percorso KEGG identificati nei genomi di riferimento degli alobatteri MAG e GTDB (gruppo esterno). L'intensità del colore blu indica il completamento del percorso in questione (intenso, completo). I nomi dei nostri gruppi consultivi sono evidenziati in rosso. AA, amminoacido. — biorxiv.org
Alcuni ceppi archeologici descritti, e ancora meno ceppi batterici, prosperano in condizioni sature di sale, come i cristalli di sale solare (salinità superiore al 30% p/v).
Accumulano concentrazioni molari di K + citoplasmatico per mantenere l'equilibrio osmotico (strategia “salt-in”) e hanno proteine arricchite in modo adattivo in amminoacidi acidi caricati negativamente. Qui, abbiamo analizzato metagenomi e genomi assemblati da metagenoma (MAG) da ecosistemi ipersalini colpiti dall'impatto geotermico con aumento del caos nella depressione di Dancalia.
Composizione della comunità microbica dedotta dai metagenomi degli ecosistemi caotici multifauna nella depressione settentrionale della Dancalia. A, Luoghi di campionamento attorno al protovulcano Dallol e al Lago Asale o Karum nella depressione settentrionale della Dancalia, Etiopia; Vengono presentati alcuni parametri abiotici chiave per ciascun sistema (AW, attività dell'acqua). B, Composizione della comunità microbica globale ad un livello tassonomico di alto livello per gli MSE campionati dedotti dalla frequenza normalizzata dei geni universali a copia singola (USCG; selezione delle proteine ribosomiali espresse in RPKM). Si noti che DAL-WCL2 e WCL3 sono composti per il 99% da archaea (Halobacteriota e Nanohaloarchaeota; classificazione secondo GTDB r214). — biorxiv.org
L'abbondanza naturale di geni globali a copia singola ha confermato che haloarchaea e Nanohaloarchaeota comprendono il 99% delle comunità microbiche in condizioni quasi limitanti la vita nei laghi del Western-Canyon (WCL). Le proteine dedotte dal metagenoma e dal MAG di Danakil, rispetto a quelle trovate negli stagni di acqua dolce, di mare e salata solare fino alla saturazione (6-14-32% di salinità), hanno mostrato che gli archaea WCL codificano le proteine più acide mai osservate (punti isoelettrici medi delle proteine ≥ 4,4).
Abbiamo identificato famiglie di alobatteri precedentemente non descritte, nonché la famiglia Aenigmatarchaeota e un phylum batterico adattato indipendentemente all'alofilia estrema. Sebbene la diversità a livello di phylum diminuisca con l’aumento della salinità e del disordine, a differenza dei sali solari, gli archeobatteri adattivi sono altamente diversificati negli ecosistemi della Dancalia, sfidando l’idea di una ridotta diversità in condizioni estreme.
La flessibilità metabolica nell’utilizzo di molteplici risorse energetiche e di carbonio derivanti dall’idrotermia locale combinata con strategie di festa e carestia sembra modellare la diversità microbica in questi ecosistemi vicino alla frontiera della vita.
doi: https://doi.org/10.1101/2024.03.10.584303
Alberi filogenetici di MAG archaeali e batterici recentemente identificati negli ecosistemi ipersalini della Dancalia settentrionale. A, Albero filogenetico dei MAG archaeali appartenenti alla classe degli Halobatteri (Halobacteriota). B, Albero filogenetico dei MAG appartenenti a Nanohaloarchaeota e Aenigmatarchaeota (supergruppo DPANN). C, Analisi filogenetica del phylum Candidatus Salsurabacteriota (p_T1Sed10-126), che raggruppa membri apparentemente alofili. Gli intervalli di valori bootstrap sono indicati nei nodi. I nomi dei MAG assemblati dai nostri metagenomi Danakil sono evidenziati a colori; Le sequenze di riferimento sono indicate in nero. Alcuni taxa sono stati crollati per rendere gli alberi più facili da vedere (gli alberi dettagliati sono mostrati nelle Figure supplementari 4-6); Il numero totale di rappresentanti inclusi nei taxa compressi è riportato tra parentesi. Gli asterischi indicano generi e famiglie recentemente identificati in questo studio. — biorxiv.org
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