Копиотроф
Копиотроф , – это организм обитающий в среде, богатой питательными веществами , особенно углеродом . Они противоположны олиготрофам , которые выживают при гораздо более низких концентрациях углерода. [1]
Копиотрофные организмы имеют тенденцию расти в условиях высокого содержания органического субстрата. Например, в отстойниках сточных вод растут копиотрофные организмы . Они растут в условиях органического субстрата до 100 раз выше, чем олиготрофы. Из-за такого отклонения концентрации субстрата копиотрофы часто встречаются в богатых питательными веществами водах вблизи береговой линии или эстуариев . [2]
Классификация и идентификация
[ редактировать ]Типы бактерий можно дифференцировать на копиотрофные и олиготрофные категории, которые соответствуют и структурируют функции почвенных бактериальных сообществ.
Взаимодействие с другими организмами
[ редактировать ]Копиотрофные отношения между олиготрофными бактериями зависят от концентрации в почве соединений углерода. Если в почве содержится большое количество органического углерода, это будет способствовать развитию копиотрофных бактерий.
Экология
[ редактировать ]Копиотрофные бактерии являются ключевым компонентом цикла углерода в почве. Это наиболее важно в тот период года, когда растительность фотосинтетически активна и выделяет большое количество простых соединений углерода, таких как сахара , аминокислоты и органические кислоты . Копиотрофные бактерии также встречаются в морской жизни.
Образ жизни
[ редактировать ]Копиотрофы имеют более высокую константу Михаэлиса-Ментена, чем олиготрофы . [3] Эта константа напрямую коррелирует с предпочтением субстрата окружающей среды. [3] В этих богатых ресурсами средах копиотрофы ведут образ жизни «пир-голод». [4] Они быстро используют доступные питательные вещества из окружающей среды, что приводит к их истощению, что вынуждает их голодать. [4] Это возможно за счет увеличения скорости их роста за счет потребления питательных веществ. [5] Однако когда питательные вещества в окружающей среде истощаются, копиотрофам приходится бороться за выживание в течение длительных периодов времени. [6] Копиотрофы не обладают способностью реагировать на голодание. [6] Предполагается, что это может быть утраченная черта. [6] Другая возможность заключается в том, что микробы так и не смогли выжить в таких экстремальных условиях. [6] Олиготрофы могут вытеснять копиотрофов в средах с низким содержанием питательных веществ. [6] Это приводит к тому, что условия с низким содержанием питательных веществ сохраняются в течение длительных периодов времени, что затрудняет поддержание жизни копиотрофов. [6] Копиотрофы крупнее олиготрофов и нуждаются в большем количестве энергии, а для выживания требуются более высокие концентрации субстрата. [6]
Копиотрофы подвижны. [2] Копиотрофы могут иметь внешние органеллы, такие как жгутики, которые выходят из клетки микроба для облегчения движения. [5] Копиотрофы также являются хемотаксическими , то есть они могут обнаруживать питательные вещества в окружающей среде. [7] Это помогает микробам быстро перемещаться к близлежащим источникам пищи. [7] Хемотаксис также позволяет организму уйти от ограничивающего соединения. [7] У этих организмов существует несколько методов хемотаксиса. [7] Сюда входит стратегия «беги и падай», при которой организм случайным образом выбирает направление движения. [7] Однако, если он чувствует, что градиент концентрации уменьшается, он останавливается и выбирает другое случайное направление для движения. [7] Другая стратегия включает в себя «бег и обратный ход», при котором организм бежит к питательному веществу. [7] Если он замечает уменьшение градиента, он возвращается туда, где градиент больше, и направляется в другом направлении из этого нового положения. [7]
Благодаря своей подвижности и хемотаксису копиотрофные микробы быстро реагируют на питательные вещества в окружающей среде. [2] С помощью этих механизмов копиотрофы могут путешествовать и оставаться в областях с высоким содержанием питательных веществ достаточно долго, чтобы системы регуляции транскрипции могли увеличить экспрессию генов. [5] Это, в свою очередь, помогает им ускорить метаболические процессы в областях с высоким содержанием питательных веществ, позволяя им максимизировать свой рост во время этих участков. [5]
Характеристики роста
[ редактировать ]Копиотрофы характеризуются высокой максимальной скоростью роста. [8] Такая высокая скорость роста позволяет копиотрофам иметь больший геном и размер клеток, чем их олиготрофные аналоги. [2]
Копиотрофный геном включает больше оперонов рибосомальной РНК, чем олиготрофный геном. [8] Опероны рибосомальной РНК линейно связаны со скоростью роста. [7] [8] Опероны рибосомальной РНК отвечают за экспрессию генов в кластерах. [9] Большее количество рибосомного содержимого обеспечивает более быстрый рост. [8] Олиготрофы имеют один оперон рибосомной РНК, тогда как копиотрофы могут содержать до пятнадцати оперонов. [9]
Копиотрофы, как правило, имеют более низкую эффективность использования углерода, чем олиготрофы. [10] Это соотношение углерода, используемого для производства биомассы, к общему количеству углерода, потребляемого организмом. [10] Эффективность использования углерода можно использовать для понимания образа жизни организмов, независимо от того, создают ли они в первую очередь биомассу или требуют углерода для поддержания энергии. [10] [11] Энергия необходима для копиотрофного образа жизни, который включает моторику и хемотаксис. [12] В противном случае эту энергию можно было бы использовать для производства биомассы. [12] Это приводит к более низкой эффективности, чем при олиготрофном образе жизни, который в основном использует энергию для создания биомассы. [12]
Копиотрофы имеют более низкий выход белка, чем олиготрофы. [8] Выход белка – это количество синтезированного белка на потребленный O 2 . [8] Это также связано с высшими оперонами рибосомальной РНК. [8] В целом, копиотрофы производят больше белка, чем их олиготрофные собратья, однако из-за более низкой эффективности использования углерода копиотрофами на грамм O 2 , потребляемого организмами, производится меньше белка. [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Н.С. Паников (31 марта 1995 г.). Кинетика роста микробов . Springer Science & Business Media. п. 82. ИСБН 978-0-412-56630-1 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Лауро, Федерико М.; Макдугалд, Дайан; Томас, Торстен; Уильямс, Тимоти Дж.; Иган, Сухелен; Райс, Скотт; ДеМэр, Мэтью З.; Тинг, Лили; Эртан, Халук; Джонсон, Джастин; Феррьера, Стивен; Лапидус, Алла; Андерсон, Иэн; Кирпид, Никос; Мунк, А. Кристина (15 сентября 2009 г.). «Геномные основы трофической стратегии морских бактерий» . Труды Национальной академии наук . 106 (37): 15527–15533. дои : 10.1073/pnas.0903507106 . ISSN 0027-8424 . ПМК 2739866 . ПМИД 19805210 .
- ^ Перейти обратно: а б Хо, Адриан (23 января 2017 г.). «Пересмотр концепций жизненной стратегии в экологической микробной экологии» . ФЭМС Микробиология Экология . 93 (3): fix006. дои : 10.1093/femsec/fix006 . hdl : 20.500.11755/97637b47-779a-413c-8397-81f77393a479 . ПМИД 28115400 . Проверено 22 апреля 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б Солер-Бистю, Альфонсо (01 марта 2023 г.). «Эволюционирующая копиотрофная/олиготрофная дихотомия: от Виноградского к физиологии и геномике» . Экологическая микробиология . 25 (7): 1232–1237. дои : 10.1111/1462-2920.16360 . ПМИД 36856667 . S2CID 257256291 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Ноэлл, Стивен Э.; Бреннан, Элизабет; Уошберн, Куинн; Дэвис, Эдвард В.; Хеллвегер, Ферди Л.; Джованнони, Стивен Дж. (15 января 2023 г.). «Различия в регуляторных стратегиях морских олиготрофов и копиотрофов отражают различия в подвижности» . Экологическая микробиология . 25 (7): 1265–1280. bioRxiv 10.1101/2022.07.21.501054 . дои : 10.1111/1462-2920.16357 . ПМИД 36826469 . S2CID 251021339 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Кох, Артур Л. (12 июля 2001 г.). «Олиготрофы против копиотрофов» . Биоэссе . 23 (7): 657–661. дои : 10.1002/bies.1091 . ISSN 0265-9247 . ПМИД 11462219 . S2CID 39126203 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Кирхман, Дэвид (2012). Процессы в микробной экологии (1-е изд.). Нью-Йорк: Oxford University Press Inc., стр. 46–48. ISBN 9780199586936 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Роллер, Бенджамин Р.К.; Стоддард, Стивен Ф.; Шмидт, Томас М. (12 сентября 2016 г.). «Использование количества копий оперона рРНК для исследования репродуктивных стратегий бактерий» . Природная микробиология . 1 (11): 16160. doi : 10.1038/nmicrobiol.2016.160 . ISSN 2058-5276 . ПМК 5061577 . ПМИД 27617693 .
- ^ Перейти обратно: а б Эспехо, Ромилио Т.; Плаза, Николас (2018). «Множественные опероны рибосомальной РНК у бактерий; их согласованная эволюция и потенциальные последствия для скорости эволюции их 16S рРНК» . Границы микробиологии . 9 : 1232. дои : 10.3389/fmicb.2018.01232 . ISSN 1664-302X . ПМК 6002687 . ПМИД 29937760 .
- ^ Перейти обратно: а б с Роллер, Бенджамин Р.К.; Шмидт, Томас М. (15 января 2015 г.). «Физиология и экологические последствия эффективного роста» . Журнал ISME . 9 (7): 1481–1487. дои : 10.1038/ismej.2014.235 . ISSN 1751-7370 . ПМЦ 4478692 . ПМИД 25575305 .
- ^ Полд, Грейс; Домейноз-Орта, Луис А.; Моррисон, Эрик В.; Фрей, Серита Д.; Систла, Сита А.; ДеАнджелис, Кристен М. (25 февраля 2020 г.). Джованнони, Стивен Дж. (ред.). «Эффективность использования углерода и ее ковариация температурной чувствительности почвенных бактерий» . мБио . 11 (1): e02293–19. дои : 10.1128/mBio.02293-19 . ISSN 2161-2129 . ПМК 6974560 . ПМИД 31964725 .
- ^ Перейти обратно: а б с Гейер, Кевин М.; Кайкер-Снеговик, Эмили; Гранди, А. Стюарт; Фрей, Серита Д. (01 февраля 2016 г.). «Эффективность использования микробного углерода: учет контроля населения, сообщества и экосистемы над судьбой метаболизируемого органического вещества» . Биогеохимия . 127 (2): 173–188. дои : 10.1007/s10533-016-0191-y . ISSN 1573-515X . S2CID 54772410 .
Фирер, Н., Брэдфорд, Массачусетс, и Джексон, РБ (2007). К экологической классификации почвенных бактерий. Экология, 88(6), 1354-1364. Иварс-Мартинес, Э., Мартин-Куадрадо, А.Б., Д'ауриа, Г., Мира, А., Феррьера, С., Джонсон, Дж., ... и Родригес-Валера, Ф. (2008). Сравнительная геномика двух экотипов морского планктонного копиотрофа Alteromonas macleodii позволяет предположить альтернативный образ жизни, связанный с разными видами взвешенного органического вещества. Журнал ISME, 2 (12), 1194–1212.Лладо С. и Балдриан П. (2017). Анализ физиологических профилей на уровне сообщества показывает потенциал для выявления копиотрофных бактерий, присутствующих в почвенной среде. PLoS One, 12(2), e0171638.
 | Эта экологии статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |