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地下水に生息するエルシマイクロビアは、腸内細菌群のエルシマイクロビアに比べて代謝的に多様であり、一部のエルシマイクロビアは新規なニトロゲナーゼの類縁体を持っている
Groundwater Elusimicrobia are metabolically diverse compared to gut microbiome Elusimicrobia and some have a novel nitrogenase paralog.
PMID: 32681159 DOI: 10.1038/s41396-020-0716-1.
抄録
現在、比較的最近になって定義されたElusimicrobiaの仲間は動物性であり、発酵に依存している。しかし、浮遊性のエルシミクロビアは堆積物や土壌、地下水からも検出されており、その代謝能力や動物関連種との進化的な関係に疑問が投げかけられている。本研究では、多様な動物関連環境や自然環境から得られた94の草案品質の非冗長ゲノムを解析し、その中には新たに再構成された30のゲノムも含まれています。ゲノムは12のクラッドに分類されており、そのうち10のクラッドは参照ゲノムを欠いていた。地下水に関連するElusimicrobiaは、酸素や硝酸塩/亜硝酸塩に依存した呼吸、または様々な有機化合物やRhodobacterの窒素固定（Rnf）複合体に依存した水素と二酸化炭素を基質とする従属栄養または自生栄養の生活様式が可能であると予測されている。地下水に関連するElusimicrobiaの2つのクラッドからのゲノムは、多くの場合、ラジカルS-アデノシルメチオニン（SAM）タンパク質の広範なスイートと共起するニトロゲナーゼのパラログの新しいグループをコードしています。我々は、Gracilibacteria属とMyxococcales属の細菌のゲノムに類似のゲノム遺伝子座を同定し、これらの遺伝子群がテトラピロールを還元し、新たな補酵素を形成している可能性を予測した。動物に関連したエルシミビア属は、系統的には2つの自由生物に関連した属の中に営巣している。このように、私たちは、エラスジミビアの一部がゲノムの減少によって自由生物種から動物関連の生活様式に適応した進化の軌跡を提案しています。
Currently described members of Elusimicrobia, a relatively recently defined phylum, are animal-associated and rely on fermentation. However, free-living Elusimicrobia have been detected in sediments, soils and groundwater, raising questions regarding their metabolic capacities and evolutionary relationship to animal-associated species. Here, we analyzed 94 draft-quality, non-redundant genomes, including 30 newly reconstructed genomes, from diverse animal-associated and natural environments. Genomes group into 12 clades, 10 of which previously lacked reference genomes. Groundwater-associated Elusimicrobia are predicted to be capable of heterotrophic or autotrophic lifestyles, reliant on oxygen or nitrate/nitrite-dependent respiration, or a variety of organic compounds and Rhodobacter nitrogen fixation (Rnf) complex-dependent acetogenesis with hydrogen and carbon dioxide as the substrates. Genomes from two clades of groundwater-associated Elusimicrobia often encode a new group of nitrogenase paralogs that co-occur with an extensive suite of radical S-Adenosylmethionine (SAM) proteins. We identified similar genomic loci in genomes of bacteria from the Gracilibacteria phylum and the Myxococcales order and predict that the gene clusters reduce a tetrapyrrole, possibly to form a novel cofactor. The animal-associated Elusimicrobia clades nest phylogenetically within two free-living-associated clades. Thus, we propose an evolutionary trajectory in which some Elusimicrobia adapted to animal-associated lifestyles from free-living species via genome reduction.