Галдиерия серная
Галдиерия серная | |
---|---|
![]() | |
Фотография Galdieria ulfuraria под микроскопом. | |
Научная классификация ![]() | |
(без рейтинга): | Археопластида |
Разделение: | Родофита |
Сорт: | Цианидиофицеи |
Заказ: | Цианидиалы |
Семья: | Галдиериевые |
Род: | Гардиерия |
Разновидность: | Г. сульфурария |
Биномиальное имя | |
Галдиерия серная Мерола и др. , 1981 [1] |
Galdieria ulfuraria — экстремофильный одноклеточный вид водорослей красных . Типовой вид рода Galdieria . [2] Он известен своими широкими метаболическими способностями, включая фотосинтез и гетеротрофный рост на более чем 50 различных внеклеточных источниках углерода. Представители класса Cyanidiophyceae относятся к числу наиболее ацидофильных известных фотосинтезирующих организмов, а условия роста G. ulfuraria — pH от 0 до 4 и температура до 56 °C — являются одними из самых экстремальных, известных для эукариот . Анализ его генома предполагает, что его термоацидофильные адаптации происходят в результате горизонтального переноса генов от архей и бактерий , что является еще одной редкостью среди эукариот. [3]
История и таксономия
[ редактировать ]Опубликованные описания термоацидофильных одноклеточных водорослей датируются серединой XIX века. Самое раннее описание организма, соответствующего современному G. ulfuraria, было опубликовано в 1899 году итальянским учёным А. Галдиери, который дал ему название Pleurococcus ulfurarius . Таксономия род термоацидофильных водорослей была пересмотрена в 1981 году, в результате чего был введен Galdieria и дано организму современное название. [1] [4] G. ulfuraria является типовым видом этого рода. [1] [2]
Группа, к которой принадлежит G. ulfuraria , Cyanidiophyceae , является наиболее глубоко разветвленной подгруппой родофитов ( красных водорослей), то есть они были самыми ранними диверсионистами в истории эволюции этой группы. [5]
Метаболизм
[ редактировать ]G. сульфурария известна своей чрезвычайной метаболической гибкостью: она способна к фотосинтезу расти , а также может гетеротрофно на самых разных источниках углерода, включая разнообразные углеводы . Сообщается о более чем 50 различных источниках углерода, которые поддерживают экономический рост. [6] [7] [8] Тщательные измерения особенностей его роста в лабораторных условиях позволяют предположить, что это не настоящий миксотроф, способный использовать оба источника энергии одновременно; скорее, он предпочитает гетеротрофные условия роста и подавляет фотосинтез после длительного воздействия внеклеточных источников углерода. [9] Анализ комплекса G. ulfuraria фотосистемы I , ключевого фотосинтетического компонента, предполагает структуру, промежуточную между гомологичными комплексами у цианобактерий и растений . [8]
Хотя большинство красных водорослей используют флоридский крахмал в качестве запасного глюкана , G. сульфурария использует весьма необычную форму гликогена , которая является одной из самых разветвленных известных гликогенов, имеет очень короткую длину ветвей и образует частицы с необычно низкой молекулярной массой . Считается, что эти свойства являются метаболической адаптацией к экстремальным условиям окружающей среды, хотя точный механизм неясен. [10]
Среда обитания и экология
[ редактировать ]G. сульфурария необычна для эукариот тем, что она термоацидофильна , то есть способна расти как при высокой температуре, так и при низком pH . Хорошо растет в диапазоне pH 0–4 и при температуре до 56 °C. [9] близка к примерно 60 ° C, которую иногда называют вероятным максимумом для эукариотической жизни. [11] [12] Он также очень толерантен к высоким концентрациям солей и токсичным металлам. Он встречается в природных кислых горячих источниках , в сольфатарной среде и в загрязненной среде; [3] Он также встречается в эндолитных экосистемах , где света недостаточно и его гетеротрофные метаболические способности особенно важны. [13] [14] [15] Лабораторные тесты показывают, что он способен активно закислять окружающую среду. [9]
Геном
[ редактировать ]Геном G. ulfuraria содержит свидетельства обширного горизонтального переноса генов (HGT) от термоацидофильных архей и бактерий , что объясняет происхождение его адаптации к этой среде. По крайней мере 5% его протеома , вероятно, происходит из HGT. [3] Это весьма необычно для эукариот; существует относительно мало обоснованных примеров перехода HGT от прокариот к эукариотам. [16]
Геном его митохондрий также исключительно мал и имеет очень высокий перекос GC , в то время как геном его пластид имеет нормальный размер, но содержит необычное количество структур «стебель-петля» . Оба этих свойства предположительно являются адаптацией к полиэкстремофильной среде организма. [17] По сравнению с Cyanidioschyzon merolae – одноклеточной термоацидофильной красной водорослью, которая является облигатно фотоавтотрофной – геном G. ulfuraria содержит большое количество генов, связанных с метаболизмом углеводов и межмембранным транспортом. [18]
Биотехнология
[ редактировать ]Из-за своей способности переносить экстремальные условия и расти в самых разных условиях G. сульфурария рассматривалась для использования в биоремедиации проектах . Например, его проверили на способность восстанавливать драгоценные металлы , [19] восстанавливать редкоземельные металлы , [20] и удалить фосфор и азот [21] из различных потоков отходов.
Он также является источником белков, особенно фикоцианина , который можно использовать в диагностической гистохимии, а также в качестве красителя в косметике или пищевых продуктах. [22] [23] Фикоцианин, вырабатываемый этим видом, отличается термо- и кислотостойкостью, что делает его пригодным для использования в пищевой промышленности. [24]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Мерола, Альдо; Кастальдо, Роза; Лука, Паоло Де; Гамбарделла, Рафаэле; Мусаккио, Альдо; Таддеи, Роберто (1981). «Ревизия Cyanidiumcaldarium. Три вида ацидофильных водорослей». Итальянский ботанический журнал . 115 (4–5): 189–195. дои : 10.1080/11263508109428026 .
- ^ Jump up to: а б Гири, доктор медицины; Гири, генеральный директор « Galdieria ulfuraria » . База водорослей . Всемирное электронное издание, Национальный университет Ирландии, Голуэй.
- ^ Jump up to: а б с Шёнкнехт, Г; Чен, WH; Тернес, CM; Барбье, Г.Г.; Шреста, РП; Станке, М; Бротигам, А; Бейкер, Би Джей; Банфилд, Дж. Ф.; Гаравито, РМ; Карр, К; Вилкерсон, К; Ренсинг, Южная Каролина; Ганёль, Д; Дикенсон, штат Невада; Остерхельт, К; Лерчер, MJ; Вебер, AP (8 марта 2013 г.). «Перенос генов от бактерий и архей облегчил эволюцию экстремофильных эукариот» . Наука . 339 (6124): 1207–10. Бибкод : 2013Sci...339.1207S . дои : 10.1126/science.1231707 . ПМИД 23471408 . S2CID 5502148 .
- ^ Альбертано, П.; Чинилья, К.; Пинто, Г.; Поллион, А. (2000). «Таксономическое положение Cyanidium, Cyanidioschyzon и Galdieria: обновленная информация» . Гидробиология . 433 (1/3): 137–143. дои : 10.1023/А:1004031123806 . S2CID 11634959 .
- ^ Юн, Хван Су; Мюллер, Кирстен М.; Шит, Роберт Г.; Отт, Франклин Д.; Бхаттачарья, Дебашиш (апрель 2006 г.). «Определение основных линий красных водорослей (Rhodophyta)1». Журнал психологии . 42 (2): 482–492. дои : 10.1111/j.1529-8817.2006.00210.x . S2CID 27377549 .
- ^ Вебер, АП; Остерхельт, К; Гросс, Вт; Бротигам, А; Имбоден, Луизиана; Красовская, И; Линка, Н; Тручина, Дж; Шнайдерайт, Дж; Фолл, Х; Фолл, Л.М.; Циммерманн, М; Джамай, А; Рикхоф, WR; Ю, Б; Гаравито, РМ; Беннинг, К. (май 2004 г.). «EST-анализ термоацидофильной красной микроводоросли Galdieria ulfuraria обнаруживает потенциал биосинтеза липида А и раскрывает путь экспорта углерода из родопластов» (PDF) . Молекулярная биология растений . 55 (1): 17–32. дои : 10.1007/s11103-004-0376-y . ПМИД 15604662 . S2CID 35848466 .
- ^ Остерхельт, К; Клоке, С; Холтгрефе, С; Линке, В; Вебер, АП; Шайбе, Р. (сентябрь 2007 г.). «Окислительно-восстановительная регуляция ферментов хлоропластов у Galdieria ulfuraria с учетом эволюции эукариот» . Физиология растений и клеток . 48 (9): 1359–73. дои : 10.1093/pcp/pcm108 . ПМИД 17698881 .
- ^ Jump up to: а б Ванселов, К; Вебер, АП; Краузе, К; Фромм, П. (январь 2009 г.). «Генетический анализ субъединиц фотосистемы I красной водоросли Galdieria ulfuraria» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1787 (1): 46–59. дои : 10.1016/j.bbabio.2008.10.004 . ПМИД 19007746 .
- ^ Jump up to: а б с Остерхельт, К; Шмельцлин, Э; Шмитт, Дж. М.; Локштейн, Х. (август 2007 г.). «Регуляция фотосинтеза у одноклеточной ацидофильной красной водоросли Galdieria ulfuraria» . Заводской журнал . 51 (3): 500–11. дои : 10.1111/j.1365-313x.2007.03159.x . ПМИД 17587234 .
- ^ Мартинес-Гарсия, Марта; Стюарт, Марк Калифорния; ван дер Маарель, Марк Джек (август 2016 г.). «Характеристика сильно разветвленного гликогена термоацидофильной красной микроводоросли Galdieria сульфурария и сравнение с другими гликогенами» (PDF) . Международный журнал биологических макромолекул . 89 : 12–18. doi : 10.1016/j.ijbiomac.2016.04.051 . ПМИД 27107958 .
- ^ Ротшильд, Линн Дж .; Манчинелли, Рокко Л. (22 февраля 2001 г.). «Жизнь в экстремальных условиях» . Природа . 409 (6823): 1092–1101. Бибкод : 2001Natur.409.1092R . дои : 10.1038/35059215 . ПМИД 11234023 . S2CID 529873 .
- ^ Вебер, АП; Хорст, Р.Дж.; Барбье, Г.Г.; Остерхельт, К. (2007). «Метаболизм и метаболизм эукариот, живущих в экстремальных условиях». Международный обзор цитологии . 256 : 1–34. дои : 10.1016/S0074-7696(07)56001-8 . ISBN 9780123737007 . ПМИД 17241903 .
- ^ Гросс, Вольфганг; Кювер, Ян; Тишендорф, Гилберт; Бушаала, Николас; Бюш, Вильгельм (февраль 1998 г.). «Криптоэндолитический рост красных водорослей в вулканических районах» . Европейский журнал психологии . 33 (1): 25–31. дои : 10.1080/09670269810001736503 .
- ^ Гросс, В.; Остерхельт, Кристина (ноябрь 1999 г.). «Экофизиологические исследования красных водорослей, выделенных из юго-западной Исландии». Биология растений . 1 (6): 694–700. дои : 10.1111/j.1438-8677.1999.tb00282.x .
- ^ Уокер, Джей-Джей; Спир, младший; Пейс, Северная Каролина (21 апреля 2005 г.). «Геобиология микробного эндолитного сообщества в геотермальной среде Йеллоустона». Природа . 434 (7036): 1011–4. Бибкод : 2005Natur.434.1011W . дои : 10.1038/nature03447 . ПМИД 15846344 . S2CID 4408407 .
- ^ Шёнкнехт, Г; Вебер, АП; Лершер, MJ (январь 2014 г.). «Горизонтальное приобретение генов эукариотами как движущая сила адаптивной эволюции». Биоэссе . 36 (1): 9–20. doi : 10.1002/bies.201300095 . ПМИД 24323918 . S2CID 3809570 .
- ^ Джайн, К; Краузе, К; Греве, Ф; Нельсон, ГФ; Вебер, АП; Кристенсен, AC; Мауэр, JP (30 декабря 2014 г.). «Экстремальные особенности органеллярных геномов Galdieria ulfuraria: следствие полиэкстремофилии?» . Геномная биология и эволюция . 7 (1): 367–80. дои : 10.1093/gbe/evu290 . ПМК 4316638 . ПМИД 25552531 .
- ^ Барбье, Г; Остерхельт, К; Ларсон, доктор медицины; Халгрен, Р.Г.; Вилкерсон, К; Гаравито, РМ; Беннинг, К; Вебер, AP (февраль 2005 г.). «Сравнительная геномика двух близкородственных одноклеточных термоацидофильных красных водорослей, Galdieria ulfuraria и Cyanidioschyzon merolae, раскрывает молекулярную основу метаболической гибкости Galdieria ulfuraria и значительные различия в углеводном обмене обеих водорослей» . Физиология растений . 137 (2): 460–74. дои : 10.1104/стр.104.051169 . ПМК 1065348 . ПМИД 15710685 .
- ^ Джу, Х; Игараси, К; Мияшита, С; Мицухаси, Х; Инагаки, К; Фуджи, С; Савада, Х; Кувабара, Т; Минода, А. (июль 2016 г.). «Эффективное и селективное извлечение ионов золота и палладия из сточных вод, связанных с металлами, с использованием сульфотермофильной красной водоросли Galdieria сульфурария» . Биоресурсные технологии . 211 : 759–64. doi : 10.1016/j.biortech.2016.01.061 . ПМИД 27118429 .
- ^ Минода, А; Савада, Х; Сузуки, С; Мияшита, С; Инагаки, К; Ямамото, Т; Цузуки, М. (февраль 2015 г.). «Извлечение редкоземельных элементов из сульфотермофильной красной водоросли Galdieria ulfuraria с использованием водной кислоты». Прикладная микробиология и биотехнология . 99 (3): 1513–9. дои : 10.1007/s00253-014-6070-3 . ПМИД 25283836 . S2CID 253774729 .
- ^ Селваратнам, Т; Пегаллапати, АК; Монтелья, Ф; Родригес, Дж; Нирмалахандан, Н; Ван Вурхис, Вт; Ламмерс, П.Дж. (март 2014 г.). «Оценка термотолерантной ацидофильной водоросли Galdieria сульфурария для удаления питательных веществ из городских сточных вод». Биоресурсные технологии . 156 : 395–9. doi : 10.1016/j.biortech.2014.01.075 . ПМИД 24582952 .
- ^ Абиуси, Фабиан; Моньино Фернандес, Педро; Канциани, Стефано; Янссен, Марсель; Вейффельс, Рене Х.; Барбоза, Мария (01 января 2022 г.). «Миксотрофное культивирование Galdieria ulfuraria для производства C-фикоцианина и белка» . Водорослевые исследования . 61 : 102603. doi : 10.1016/j.algal.2021.102603 . hdl : 11250/2978302 . ISSN 2211-9264 .
- ^ Пейджелс, Фернандо; Гедес, А. Катарина; Амаро, Хелена М.; Киджоа, Анаке; Васконселос, Витор (01 мая 2019 г.). «Фикобилипротеины цианобактерий: химия и биотехнологические приложения» . Достижения биотехнологии . 37 (3): 422–443. doi : 10.1016/j.biotechadv.2019.02.010 . ISSN 0734-9750 .
- ^ Ван, Минси; Чжао, Хаоюй; Го, Цзяцай; Ян, Лулу; Чжан, Даоцзин; Бай, Вэньминь; Ли, Юаньгуан (01 октября 2021 г.). «Сравнение C-фикоцианина из экстремофильной Galdieria ulfuraria и Spirulina Platensis по стабильности и антиоксидантной способности» . Водорослевые исследования . 58 : 102391. doi : 10.1016/j.algal.2021.102391 . ISSN 2211-9264 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]Данные, относящиеся к Galdieria ulfuraria, на Wikispecies.
- https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Galdieria_sulphuraria