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Nanohaloarchaea

Klasse von Archaeen

Die Nanohaloarchaea sind eine Klasse winziger extrem halophiler („nanohalophiler“) Archaeen mit einem ebenfalls vergleichsweise kleinen Genom und begrenzten Stoffwechselfähigkeiten.

Nanohaloarchaea
Systematik
Klassifikation: Lebewesen
Domäne: Archaea
Stamm: Euryarchaeota
ohne Rang: Stenosarchaea group[1]
Klasse: Nanohaloarchaea
Wissenschaftlicher Name
Nanohaloarchaea
Narasingarao et al. 2012

Forschungsgeschichte

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Nanohaloarchaeen (d. h. nanohalophile – extrem kleine, salzliebende Archaeen) sind in hypersalinen (stark salzhaltigen) Lebensräumen allgegenwärtig, die sie mit den größeren, ebenfalls extrem halophilen Haloarchaeen teilen.

Vertreter hat man per Metagenomik gefunden in verschiedenen hyper- und thalassosalinen[2] Gewässern und Umgebungen auf der ganzen Erde, darunter

Über die Phylogenie und Taxonomie dieser Archaeen wurde lange gerätselt. Es bildeten sich in Konkurrenz zueinander zwei Theorien zur Taxonomie dieser nanohalophilen Archaeen heraus:[7][8][9]

  1. Es könnte sich um ein eigenständiges Phylum (Stamm) „Nanohaloarchaeota“ innerhalb des Superphylums DPANN (Diapherotrites, Parvarchaeota, Aenigmarchaeota, Nanoarchaeota, Nanohaloarchaeota) handeln.[10][11] Zusammen mit halophilen Bakterien und anderen Haloarchaeen ist DPANN in Salzseen und Salzpfannen auf der ganzen Welt zu finden.
  2. Es könnte sich aber auch nur um eine Klasse „Nanohaloarchaea“ und Schwestergruppe der Haloarchaea innerhalb des (Super-)Phylums Euryarchaeota handeln; diese beiden Euryarchaeota-Gruppen werden zusammen mit anderen gelegentlich zur größeren „Stenosarchaea-Gruppe“ zusammengefasst.[1]

Die gegenwärtig von der List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) und der Taxonomie des National Center for Biotechnology Information (NCBI) aufgezeigte Lösung könnte darin liegen, dass diese Gruppe polyphyletisch ist.[12] Die Klasse „Nanohaloarchaea“ wird daher in diesen Taxonomien vom Rest des Phylums „Nanohaloarchaeota“ abgetrennt. Während die „Nanohaloarchaea“ bei den Euryarchaeota (und dort evtl. in der „Stenosarchaea-Gruppe“) verortet werden,[13][1] könnte der Rest des Phylums „Nanohaloarchaeota“ – die Klasse „Nanohalobia“ und einige bisher nicht weiter zugeordnete Vertreter – möglicherweise als namensgebender Teil bei den DPANN-Archaeen verbleiben,[11] das ist aber nicht sicher.[14]

Beschreibung – Vorkommen – Genom

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Unter den aus der Metagenomik vermuteten möglichen Vertreten der ausgegliederten Klasse befinden sich nach Informationen aus der Gendatenbank des NCBI[15] Isolate

u. v. m.

Von den beiden Spezies (Arten) mit den vorläufigen Bezeichnungen Ca. Nanosalina sp. J07AB43 und Ca. Nanosalinarum sp. J07AB56, beide aus dem Lake Tyrrell (Australien), wurden von Priya Narasingarao et al. 2011 die vollständigen Genome sequenziert. Die Genomgröße beträgt jeweils etwa 1,2 Mbp (Megabasenpaare); die Zellgröße liegt bei etwa 0,6 μm – beide sind damit tatsächlich sehr klein.[16]

Etymologie

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Der Name des Klasse „Nanohaloarchaea“ leitet sich ab von altgriechisch νᾶνος nanos, deutsch ‚klein‘, lateinisch nanus, „zwergig“; sowie ἅλς háls, deutsch ‚Salz‘, ‚Meer‘; das Suffix ‚-archaea‘ soll eine Archaeenklasse bezeichnen. „Nanohaloarchaea“ bezeichnet also eine Klasse salzliebender, kleiner (d. h. nanohalophiler) Archaeen.

Systematik

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Die hier beschriebene Klasse (Biologie) „Nanohaloarchaea“ wurde wie dargelegt jüngst aus dem Phylum Nanohaloarchaeota ausgegliedert und stattdessen den Euryarchaeota angegliedert (LPSN, NCBI), und dort nach NCBI-Taxonomie der Stenosarchaea-Gruppe.

In der graphischen Darstellung von LifeMap NCBI Version gehört abweichend zu NCBI selbst gehört die Klasse „Nanohaloarchaea“ zum Phylum „Candidatus Nanohaloarchaeota“, dieses aber zur Stenosarchaea-Gruppe innerhalb der Euryarchaeota, ebenso ist es bei UniProt.[17]

In der graphischen Darstellung bei OneZoom sind alle Vertreter umgekehrt der DPANN-Gruppe zugeordnet.[18]

Die Systematik der so „verschobenen“ Klasse „Nanohaloarchaea“ nach gegenwärtig akzeptierter Taxonomie (Stand Februar 2022) basiert im Wesentlichen auf folgenden Quellen:

In der „Stenosarchaea-Gruppe“ (N) innerhalb der Euryarchaeota (L,N)

  • Klasse: „Candidatus Nanohaloarchaea“ oder „Nanohaloarchaea“ Narasingarao et al. 2012 (L,N)
    • Ordnung: „Nanosalinales“ Rinke et al. 2021[12] (nicht LPSN oder NCBI)
      • Familie: „Nanosalinaceae“ Rinke et al. 2021[12] (nicht LPSN oder NCBI)
        • Gattung: „Candidatus Haloredivivus“ Ghai et al. 2011 (L,N mit „Klade“ statt „Gattung“)
          • Spezies: Candidatus Haloredivivus sp. G17 (N)[19]
        • Gattung: „Candidatus Nanosalina“ Narasingarao et al. 2012 (L,N)
          • Spezies: Candidatus Nanosalina sp. J07AB43 (N)
        • Gattung: Gattung: „Candidatus Nanosalinicola“ corrig. Narasingarao et al. 2012 mit Schreibvariante „Candidatus Nanosalinarum“ Narasingarao et al. 2012 (N)
          • Spezies: Candidatus Nanosalinarum sp. J07AB56 (N), früher Candidatus Nanosalina sp. J07AB56 (N)
    • weitere Sämme der Nanohaloarchaea als mögliche Spezies ohne Ordnungs-, Familien- oder Gattungszuweisung mit vorläufiger Bezeichnung.[15] (N)

Literatur

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  • Rohit Ghai, Lejla Pašić, Ana Beatriz Fernández, Ana-Belen Martin-Cuadrado, Carolina Megumi Mizuno, Katherine D. McMahon, R. Thane Papke, Ramunas Stepanauskas, Beltran Rodriguez-Brito, Forest Rohwer, Cristina Sánchez-Porro, Antonio Ventosa, Francisco Rodríguez-Valera: New Abundant Microbial Groups in Aquatic Hypersaline Environments. In: Nature Scientific Reports. 1. Jahrgang, Nr. 135, 31. Oktober 2011, S. 135, doi:10.1038/srep00135, PMID 22355652, PMC 3216616 (freier Volltext), bibcode:2011NatSR...1E.135G (nature.com).
  • Priya Narasingarao, Sheila Podell, Juan A. Ugalde, Céline Brochier-Armanet, Joanne B. Emerson, Jochen J. Brocks, Karla B. Heidelberg, Jillian F. Banfield, Eric E. Allen: De novo metagenomic assembly reveals abundant novel major lineage of Archaea in hypersaline microbial communities. In: Nature ISME J. 6. Jahrgang, Nr. 1, 30. Juni 2011, S. 81–93, doi:10.1038/ismej.2011.78, PMID 21716304, PMC 3246234 (freier Volltext) – (nature.com).

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c d Sayers et al.: Nanohaloarchaea. National Center for Biotechnology Information (NCBI) taxonomy database; Details: "Nanohaloarchaea" Narasingarao et al. 2012 (class); graphisch: Nanohaloarchaea, auf: Lifemap NCBI Version.
  2. ↑ Susanne M. Bickel, Martina Ufer, Kerstin Steinert, Michaela Dane: Leben im Salz. In: Biologie in unserer Zeit, Band 25, Nr. 6, Dezember 1995, Projekt: Bioenergetics of Halophilic Archaea, S. 380–393; doi:10.1002/biuz.19950250624. PDF
  3. ↑ Rohit Ghai, Lejla Pašić, Ana Beatriz Fernández, Ana-Belen Martin-Cuadrado, Carolina Megumi Mizuno, Katherine D. McMahon, R. Thane Papke, Ramunas Stepanauskas, Beltran Rodriguez-Brito, Forest Rohwer, Cristina Sánchez-Porro, Antonio Ventosa, Francisco Rodríguez-Valera: New Abundant Microbial Groups in Aquatic Hypersaline Environments. In: Nature Scientific Reports. 1. Jahrgang, 31. Oktober 2011, S. 135, doi:10.1038/srep00135, PMID 22355652, PMC 3216616 (freier Volltext), bibcode:2011NatSR...1E.135G (nature.com).
  4. ↑ Charlotte D. Vavourakis, Rohit Ghai, Francisco Rodriguez-Valera, Dimitry Y. Sorokin, Susannah G. Tringe, Philip Hugenholtz, Gerard Muyzer: Metagenomic Insights into the Uncultured Diversity and Physiology of Microbes in Four Hypersaline Soda Lake Brines. In: Frontiers in Microbiology. 7. Jahrgang, 25. Februar 2016, S. 211, doi:10.3389/fmicb.2016.00211, PMID 26941731, PMC 4766312 (freier Volltext).
  5. ↑ Olga Zhaxybayeva, Ramunas Stepanauskas, Nikhil Ram Mohan, R. Thane Papke: Cell sorting analysis of geographically separated hypersaline environments. In: Extremophiles. 17. Jahrgang, Nr. 2, 29. Januar 2013, ResearchGate:235380187, S. 265–275, doi:10.1007/s00792-013-0514-z, PMID 23358730 (englisch, springer.com)..
  6. ↑ Alexander Crits-Christoph, Diego R. Gelsinger, Bing Ma, Jacek Wierzchos, Jacques Ravel, Alfonso Davila, M. Cristina Casero, Jocelyne DiRuggiero: Functional interactions of archaea, bacteria and viruses in a hypersaline endolithic community. In: Environmental Microbiology. 18. Jahrgang, Nr. 6, 21. März 2016, S. 2064​–2077, doi:10.1111/1462-2920.13259, PMID 26914534 (wiley.com).
  7. ↑ Céline Petitjean, Philippe Deschamps, Purificación López-García, David Moreira: Rooting the domain Archaea by phylogenomic analysis supports the foundation of the new kingdom Proteoarchaeota. In: Genome Biol. Evol. 7. Jahrgang, Nr. 1, 19. Dezember 2014, S. 191–204, doi:10.1093/gbe/evu274, PMID 25527841, PMC 4316627 (freier Volltext) – (oup.com).
  8. ↑ Thomas Cavalier-Smith, Ema E-Yung Chao: Multidomain ribosomal protein trees and the planctobacterial origin of neomura (Eukaryotes, archaebacteria). In: Protoplasma. 257. Jahrgang, Nr. 3, 3. Januar 2020, S. 621–753, doi:10.1007/s00709-019-01442-7, PMID 31900730, PMC 7203096 (freier Volltext) – (springer.com).
  9. ↑ Monique Aouad, Najwa Taïb, Anne Oudart, Michel Lecocq, Manolo Gouy, Céline Brochier-Armanet: Extreme halophilic archaea derive from two distinct methanogen Class II lineages. In: Molecular Phylogenetics and Evolution. 2018. Jahrgang, Nr. 27. Elsevier, 21. April 2018, S. 46–54, doi:10.1016/j.ympev.2018.04.011, PMID 29684598 (sciencedirect.com). PDF.
  10. ↑ Christian Rinke, Patrick Schwientek, Alexander Sczyrba, Natalia N. Ivanova, Iain J. Anderson, Jan-Fang Cheng, Aaron Darling, Stephanie Malfatti, Brandon K. Swan, Esther A. Gies, Jeremy A. Dodsworth, Brian P. Hedlund, George Tsiamis, Stefan M. Sievert, Wen-Tso Liu, Jonathan A. Eisen, Steven J. Hallam, Nikos C. Kyrpjdes, Ramunas Stepanauskas, Edward M. Rubin, Philip Hugenholtz, Tanja Woyke: Insights into the phylogeny and coding potential of microbial dark matter. In: Nature. 499. Jahrgang, Nr. 7459, 25. Juli 2013, S. 431–437, doi:10.1038/nature12352, PMID 23851394, bibcode:2013Natur.499..431R.
  11. ↑ a b Sayers et al.: Candidatus Nanohaloarchaeota. National Center for Biotechnology Information (NCBI) taxonomy database; Details: "Candidatus Nanohaloarchaeota" Rinke et al. 2013 (phylum); graphisch: Candidatus Nanohaloarchaeota, auf: Lifemap NCBI Version.
  12. ↑ a b c Christian Rinke, Maria Chuvochina, Aaron Mussig, Pierre-Alain Chaumeil, Adrián Davín, David W. Waite, William B. Whitman, Donovan H. Parks, Philip Hugenholtz: A standardized archaeal taxonomy for the Genome Taxonomy Database. In: Nature Microbiology, Band 6, Nr. 7, 21. Juni 2021, S. 946–959; doi:10.1038/s41564-021-00918-8, ResearchGate:352608636, Epub Juli 2021. Projects: A rank-normalized prokaryotic taxonomy. Hier insbes. Tbl. S13 in Supplementary Information.
  13. ↑ a b J. P. Euzéby: Class "Candidatus Nanohaloarchaea" Narasingarao et al. 2012. List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN);
  14. ↑ J. P. Euzéby: Phylum "Candidatus Nanohaloarchaeota" Rinke et al. 2013. List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN);
  15. ↑ a b Sayers et al.: unclassified Nanohaloarchaea. National Center for Biotechnology Information (NCBI) taxonomy database; Details: Nucleotide: txid1072680[Organism:exp], Nanohaloarchaea archaeon strains/isolates.
  16. ↑ Priya Narasingarao, Sheila Podell, Juan A. Ugalde, Céline Brochier-Armanet, Joanne B. Emerson, Jochen J. Brocks, Karla B. Heidelberg, Jillian F. Banfield, Eric E. Allen: De novo metagenomic assembly reveals abundant novel major lineage of Archaea in hypersaline microbial communities. In: Nature ISME J. 6. Jahrgang, Nr. 1, Januar 2012, Epub 30. Juni 2011, S. 81–93, doi:10.1038/ismej.2011.78, PMID 21716304, PMC 3246234 (freier Volltext) – (englisch, nature.com).
  17. ↑ UniProt: Taxonomy - Nanohaloarchaea (CLASS), Nanohaloarchaea: All lower taxonomy nodes.
  18. ↑ OneZoom: Nanohaloarchaeota.
  19. ↑ Felipe Gómez, Barbara Cavalazzi, Nuria Rodríguez, Ricardo Amils, Gian-Gabriele Ori, Karen Olsson-francis, Cristina Escudero, Jose M. Martínez, Miruts Hagos: Ultra-small microorganisms in the polyextreme conditions of the Dallol volcano, Northern Afar, Ethiopia. In: Nature Scientific Reports, Band 9, Nr.: 1, 27. Mai 2019, S. 7907; doi:10.1038/s41598-019-44440-8, ResearchGate:333401933 (englisch).
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