여러 공생체 간의 대사 전달은 심해에 도움이 될 수 있습니다.

Oct 15, 2023

ISME 커뮤니케이션 3권, 기사 번호: 48(2023) 이 기사 인용

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Bathymodioline 홍합은 영양을 위해 영양 영양 및/또는 메탄 영양 화학 합성 공생체에 의존하지만, 이차 영양 영양 공생체는 종종 존재하며 유기체의 적합성에 알려지지 않은 역할을 합니다. 지중해와 대서양의 가스 누출과 가라앉은 나무에서 번성하는 바시모디올린 Idas 홍합은 종종 함께 발생하는 최소 6개의 공생 계통을 보유하고 있습니다. 이러한 계통에는 1차 공생체인 화학합성 메탄 및 황 산화 감마프로테오박테리아와 2차 공생체인 Methylophagaceae, Nitrincolaceae 및 Flavobacteriaceae가 포함되며 이들의 생리학과 대사는 불분명합니다. 이러한 공생체가 상호작용하거나 대사산물을 교환하는지 여부와 방법에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 여기에서 우리는 Idas modiolaeformis 공생체의 메타게놈 조립 게놈을 선별하고 게놈 중심의 메타전사체학 및 메타프로테오믹스를 사용하여 주요 공생체 기능을 평가했습니다. Methylophagaceae 공생체는 리불로스 모노포스페이트 및 Calvin-Benson-Bassham 회로 효소, 특히 RuBisCO를 암호화하고 발현하기 때문에 메틸영양 독립 영양 생물입니다. Nitrincolaceae ASP10-02a 공생체는 질소가 풍부한 고분자로 신진 대사를 촉진하고 홀로비온트에 비타민 B12를 제공할 수 있습니다. Urechidicola(Flavobacteriaceae) 공생체는 글리칸을 분해하고 NO를 제거할 수 있습니다. 우리의 연구 결과는 이러한 유연한 연관성이 새로운 대사 기능과 전달을 통해 기질과 환경 틈새의 범위를 확장할 수 있음을 나타냅니다.

화학합성 공생을 통해 동물과 일부 원생생물은 심해의 열수 분출구와 차가운 샘은 물론 해초 초원과 같은 해안 지역의 주요 생산 서식지를 포함한 극한 환경에 서식할 수 있습니다[1, 2]. 화학합성, 즉 환원된 화합물, 주로 환원된 황(황화물, 티오황산염, 원소 황) 및 메탄에 저장된 에너지를 사용하여 이산화탄소 및 메탄과 같은 단일 탄소 분자의 동화는 이러한 공생을 촉진합니다. 화학합성 공생은 일반적으로 종 수준에서 주요 영양 공생체의 다양성이 낮고 충실도가 높은 것이 특징입니다[3]. 그들은 이러한 연관성의 충실도를 결정할 수 있을 뿐만 아니라 가장 적합한 공생체에 대한 환경 선택의 강도와 공생체 집단 내의 유전적 다양성을 결정할 수 있는 수직, 수평 및 혼합 모드를 포함한 광범위한 전송 전략을 나타냅니다[3 , 5,6,7]. 자유롭게 생활하는 박테리아 개체군에서와 마찬가지로 유전적 다양성은 공생체의 기능을 확장하여 홀로비온트가 새로운 대사 능력과 환경적 틈새를 획득할 수 있게 해줍니다[8, 9].

공생체 분류학적 및 기능적 다양성은 화학합성 속 Bathymodiolus, Gigantidas 및 Idas를 포함하는 Bathymodioline 홍합 계통 간에 현저하게 다릅니다[10]. 바시모디올린 홍합의 주요 공생체에는 황 산화 Thioglobaceae(감마프로테오박테리아 목 PS1, SUP05 계통으로도 알려져 있음)와 Methyloprofundus(감마프로테오박테리아 목 Methylococcales) 메탄 산화 박테리아가 포함됩니다. Bathymodiolus Earlougheri, B. billschneideri 및 B. nancyschneideri와 같은 일부 Bathymodioline 홍합은 단일 종의 영양 영양 공생 개체군을 수용하는 반면 [11], Gigantidas childressi 및 G. platifrons는 주로 메탄 산화 박테리아를 수용합니다 [12,13,14]. 다른 사람들은 둘 다 호스팅합니다 [15]. 또한 바시모디올린 공생에서 공생체 다양성 손실과 증가의 극단적인 경우도 있습니다. 예를 들어, 작은 심해 수심모디올린 홍합 Idas argenteus에는 공생체가 부족한 것으로 보이며 공생체는 과거에 얻었으나 최근에 사라졌을 수 있습니다[16]. 멕시코 만의 깊은 만에 서식하는 B. heckerae와 같은 다른 종들은 서로 다른 기능을 가진 여러 공생체 분류군을 보유하고 있습니다. 2종의 메탄 산화 공생체와 2종의 황 산화 공생체 외에도 B. heckerae에는 추가적인 박테리아 공생체가 있습니다. Methylophagaceae sp.를 포함합니다. 단쇄 알칸을 분해하는 메틸로트로프(methylotrophs) 및 사이클로플라스틱스(Cycloclasticus)도 있습니다.