Proteomas altamente ácidos y flexibilidad metabólica de bacterias y arqueas muy diversas que prosperan en salmueras geotérmicas caotrópicas

Pocos linajes de arqueas descritos, y menos linajes bacterianos, prosperan en condiciones de saturación de sal, como los cristalizadores solares (salinidad superior al 30% p/v).

Acumulan concentraciones molares citoplásmicas de K+ para mantener el equilibrio osmótico (estrategia de “entrada de sal”) y tienen proteínas enriquecidas de forma adaptativa en aminoácidos ácidos cargados negativamente. Aquí, analizamos metagenomas y genomas ensamblados en metagenomas (MAG) de ecosistemas hipersalinos influenciados geotérmicamente con caotropicidad creciente en la depresión de Danakil.

Composición de la comunidad microbiana inferida de metagenomas de ecosistemas caotrópicos poliextremos de la depresión del norte de Danakil. a, Sitios de muestreo alrededor del protovolcán Dallol y el lago Assale o Karum en el norte de la depresión de Danakil, Etiopía; Se presentan algunos parámetros abióticos importantes para cada sistema (aw, actividad del agua). b, composición de la comunidad microbiana global en el nivel taxonómico de alto rango de los ecosistemas poliextremos muestreados, inferida de la frecuencia normalizada de genes universales de copia única (USCG; selección de proteínas ribosómicas expresadas en RPKM). Tenga en cuenta que DAL-WCL2 y WCL3 están compuestos por un 99% de arqueas (Halobacteriota y Nanohaloarchaeota; clasificación según GTDB r214). – biorxiv.org

La abundancia normalizada de genes universales de copia única confirmó que haloarchaea y nanohaloarchaeota abarcan el 99% de las comunidades microbianas en las condiciones casi limitantes para la vida de Western-Canyon Lakes (WCL). Los proteomas deducidos del metagenoma de Danakil y MAG, en comparación con los de agua dulce, agua de mar y estanques marinos solares hasta la saturación (salinidad 6-14-32%), mostraron que las arqueas WCL codifican los proteomas más ácidos jamás observados (puntos isoeléctricos de proteína promedio). ≤ 4,4).

Identificamos familias de halobacterias no descritas previamente, así como una familia de Aenigmatarchaeota y un filo bacteriano adaptado de forma independiente al halófilo extremo. A pesar de la disminución de la diversidad a nivel de filo con el aumento de la salinidad-caotropicidad, y a diferencia de las salinas solares, las arqueas adaptadas se volvieron extremadamente diversas en los ecosistemas de Danakil, poniendo en duda la noción de una diversidad decreciente en condiciones extremas.

La flexibilidad metabólica para utilizar los múltiples recursos de energía y carbono generados por el hidrotermalismo local en estrategias de banquete y hambruna aparentemente da forma a la diversidad microbiana en estos ecosistemas cerca de los límites de la vida.

Yo: https://doi.org/10.1101/2024.03.10.584303

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Árboles filogenómicos de MAG arqueales y bacterianos recientemente identificados en ecosistemas caotrópicos hipersalinos del norte de Danakil. a, Árbol filogenómico de MAG de arqueas afiliadas a la clase Halobacteria (Halobacteriota). b, árbol filogenómico de MAG afiliados a Nanohaloarchaeota y Aenigmatarchaeota (supergrupo DPANN). c, Análisis filogenómico del filo bacteriano Candidatus Salsurabacteriota (p_T1Sed10-126), agrupando miembros halófilos aparentemente extremos. Los rangos de valores de Bootstrap se indican a nivel de nodo. Los nombres de los MAG ensamblados a partir de nuestros metagenomas de Danakil están resaltados en color; Las secuencias de referencia se muestran en negro. Algunos taxones se han colapsado para facilitar la visualización de los árboles (los árboles detallados se muestran en las Figuras complementarias 4 a 6); el número total de representantes incluidos en los taxones agrupados se muestra entre paréntesis. Los asteriscos indican géneros y familias recientemente identificados en este estudio. – biorxiv.org

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