Methylomirabilota
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Abstract
NC10 (auch ', ', Methylomirabilota) ist ein vorgeschlagenes Phylum (Abteilung, ) von Bakterien mit Kandidatenstatus.NCBI: candidate division NC10 (phylum, equiv. Methylomirabilota, candidate division Nullarbor caves 10); graphisch: candidate division NC10, auf: Lifemap, NCBI Version. Bis 2016 waren noch keine Mitglieder kultiviert worden. Die Schwierigkeit bei der Herstellung von Laborkulturen hängt mit den niedrigen Wachstumsraten und anderen limitierenden Wachstumsfaktoren zusammen. NC10 ist vorgeschlagenes Mitglied oder Schwesterphylum der „Rokubacteria“ und gehört daher mit diesen zu den Proteobacteria. Ein Mitglied von NC10, Methylomirabilis oxyfera, ist der erste bekannte Organismus, der die Methanoxidation mit der Reduktion von Nitrit zu Distickstoff (N2) koppelt. Dies ist aus mehreren Gründen bedeutsam.
Erstens sind nur drei andere biologische Wege bekannt, um Sauerstoff zu produzieren: Photosynthese, Chloratatmung (en. ) und die Entgiftung von reaktiven Sauerstoffspezies (en. , ROS). Zweitens verbindet die anaerobe Methanoxidation (AMO) gekoppelt mit der Nitritreduktion die globalen Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe, so dass denitrifizierende Methanotrophe im NC10-Phylum den Methangehalt in der Atmosphäre beeinflussen. Drittens eröffnet dieser Befund die Möglichkeit, dass in der Urzeit der Erde Sauerstoff in der Atmosphäre bereits vor der Entwicklung der Photosynthese und der Großen Sauerstoffkatastrophe verfügbar war, was einige Aspekte moderner Theorien über die Entwicklung des frühen Lebens auf der Erde in Frage stellen könnte.
Erstens sind nur drei andere biologische Wege bekannt, um Sauerstoff zu produzieren: Photosynthese, Chloratatmung (en. ) und die Entgiftung von reaktiven Sauerstoffspezies (en. , ROS). Zweitens verbindet die anaerobe Methanoxidation (AMO) gekoppelt mit der Nitritreduktion die globalen Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe, so dass denitrifizierende Methanotrophe im NC10-Phylum den Methangehalt in der Atmosphäre beeinflussen. Drittens eröffnet dieser Befund die Möglichkeit, dass in der Urzeit der Erde Sauerstoff in der Atmosphäre bereits vor der Entwicklung der Photosynthese und der Großen Sauerstoffkatastrophe verfügbar war, was einige Aspekte moderner Theorien über die Entwicklung des frühen Lebens auf der Erde in Frage stellen könnte.
Forschungsgeschichte
NC10 () wurde als Phylum erstmals 2003 auf der Grundlage von hochgradig divergenten Gensequenzen der 16S-rRNA aus aquatischen mikrobiellen Formationen in überfluteten Nullarbor-Höhlen (Höhlen in bzw. unter der Nullarbor-Ebene, SüdaustralienNullarbor Caves: Australia’s hidden world, auf australiangeographic.com) vorgeschlagen. Die ersten Einsichten in das Genom des Phylums wurden 2010 veröffentlicht. Weitere Mitglieder des NC10-Phylums wurden unter anderem in den Torfgebieten der Brunssummerheide (Provinz Limburg, Niederlande), im tief geschichteten Zugersee (Zentralschweiz), und in einem Reisfeld mit Langzeitdüngung (Hangzhou, China) nachgewiesen.
Systematik
mini|hochkant=1.8|Kladogramm, das die Beziehungen zwischen dem 16S-rRNA-Contig verschiedener Methylomirabilis-Spezies und naher verwandter Sequenzen darstellt. Dargestellt ist das Clustering von NC10 in die Kladen A-D (Gruppe A mit Methylomirabilis im Detail). Der Baum wurde auf Acidobacteria als Outgroup gerootet. mini|hochkant=1.8|Stammbaum des Lebens auf der Basis ribosomaler Proteine. Die Domäne der Bakterium ist in zwei Gruppen aufgeteilt: CPR mit Wirthbacteria auf der einen, alle herkömmlichen Bakterienphyla inklusive „Rokubacteria“ und NC10 auf der anderen Seite. Das Phylum NC10 ist vorgeschlagenes Mitglied oder Schwesterphylum der RokubacteriaNatascha Menezes Bergo, Amanda Gonçalves Bendia, Juliana Correa Neiva Ferreira, Bramley J. Murton, Frederico Pereira Brandini & Vivian Helena Pellizari: Microbial Diversity of Deep-Sea Ferromanganese Crust Field in the Rio Grande Rise, Southwestern Atlantic Ocean, in: Environmental Microbiology, 16. Januar 2021, doi:10.1007/s00248-020-01670-y. Freier Preprint:
Natascha Menezes Bergo, Amanda Gonçalves Bendia, Juliana Correa Neiva Ferreira, Bramley Murton, Frederico Pereira Brandini, Vivian Helena Pellizari: Microbial Diversity of Deep-Sea Ferromanganese Crust Field in the Rio Grande Rise, Southwestern Atlantic Ocean, auf: bioRxiv, 13. Juni 2020, doi:10.1101/2020.06.13.150011; insbes. Fig. 5 Wird NC10 als Teil der „Rokubacteria“ aufgefasst, und dieses Taxon im Rang eines Phylums, so müsste für NC10 eine niedrigere Rangstufe vorgesehen werden. und gehört mit diesen daher zu den Proteobacteria. Zur näheren Verwandtschaft zählt eine Klade mit den Acidobacteria und Aminicenantes,LPSN: Phylum "Candidatus Aminicenantes" vgl. Vaksmaa et al. (2017)Annika Vaksmaa, Simon Guerrero-Cruz, Theo A. van Alen, Geert Cremers, Katharina F. Ettwig, Claudia Lüke, Mike S. M. Jetten: Enrichment of anaerobic nitrate-dependent methanotrophic ‘Candidatus Methanoperedens nitroreducens’ archaea from an Italian paddy field soil, in: Appl Microbiol Biotechnol, Band 101, Nr. 18, S. 7075–7084, 4. August 2017, doi:10.1007/s00253-017-8416-0, PMID 28779290, ; insbes. Fig. 7. Im Phylum selbst lassen sich vier Kladen (Gruppe A bis D) identifizieren, Methylomirabilis gehört zur Gruppe A. Mitglieder des Phylums sind gemäß (Auswahl):Es ist nicht klar, ob die Klade A zur Ordnung „Methylomirabilales“ gehört, oder umgekehrt; oder ob beide Begriffe synonym sind. NC10 (alias Methylomirabilota)
Ordnung „Methylomirabilales“Léa Cabrol et al: Anaerobic oxidation of methane and associated microbiome in anoxic water of Northwestern Siberian lakes. In: Science of The Total Environment, Band 736, 20. September 2020, 139588, doi:10.1016/j.scitotenv.2020.139588. Abschnitt 3.3
Klade (oder Gruppe) A
Familie „Methylomirabilaceae“Natalie June Gayner: River Bank Inducement Influence on a Shallow Groundwater Microbial Community and Its Effects on Aquifer Reactivity, Dissertation an der University of Wisconsin-Milwaukee (UWM), Dezember 2018. Insbes. APPENDIX D: W12 UNIQUE DNA AND RNA TAXA SPECIALISTS, Table 26: Unique W12 Specialists from DNA and RNA CLAM Results.
Candidatus Methylomirabilis
Methylomirabilis oxyfera syn. Methylomirabilis oxygeniiferaLPSN: Species "Candidatus Methylomirabilis oxyfera" und Species "Candidatus Methylomirabilis oxygeniifera" Methylomirabilis lanthanidiphila Methylomirabilis limnetica (Zugersee)Jon S. Graf, Magdalena J. Mayr, Hannah K. Marchant, Daniela Tienken, Philipp F. Hach, Andreas Brand, Carsten J. Schubert, Marcel M. M. Kuypers, Jana Milucka: Bloom of a denitrifying methanotroph, ‘Candidatus Methylomirabilis limnetica’, in a deep stratified lake, in: sfam environmental biology, Band 20, Nr. 7, Juli 2018, S. 2598–2614, doi:10.1111/1462-2920.14285 Klade B, ohne nähere Zuweisung:
Clone BotBa39 Pearl river estuary sediment FJ748807NCBI: Uncultured bacterium clone BotBa39 ACCESSION FJ748807 Clone LWS-RSG-455 Lake Washington EU546812NCBI: Uncultured bacterium clone LWS-RSG-4555 ACCESSION EU546812 Clone Enr-F8 FJ621562NCBI: NC10 bacterium enrichment culture clone Enr-F8 (species), mit NC10 bacterium enrichment culture clone Enr-F8 16S ribosomal RNA gene, partial sequence ACCESSION FJ621562 Clone BacC-s_085 EU335185NCBI: Uncultured bacterium clone BacC-s_085 16S ribosomal RNA gene, partial sequence ACCESSION EU335185 (Boden) Clone mbI-b17 benzene-degrading enrichment AB426199NCBI: Uncultured bacterium gene for 16S rRNA, partial sequence, clone: mbI-b17 ACCESSION AB426199 Clone sikNC10_2-7 Siklos29 MK909155NCBI: Uncultured candidate division NC10 bacterium clone sikNC10_2-7 16S ribosomal RNA gene, partial sequence ACCESSION MK909155 Clone sikNC10_5-2 Siklos1 MK909154NCBI: Uncultured candidate division NC10 bacterium clone sikNC10_5-2 16S ribosomal RNA gene, partial sequence ACCESSION MK909154 Clone LaC15L103 river sediment Germany EF667557NCBI: Uncultured bacterium clone LaC15L103 16S ribosomal RNA, partial sequence ACCESSION EF667557 Klade C, ohne nähere Zuweisung:
Clone HDB_SIPO402 Geological formation Hanford site HM187067NCBI: Uncultured bacterium clone HDB_SIPO402 ACCESSION HM187067 Clone 7C-23 Oman subsurface soil DQ906843NCBI: Uncultured bacterium clone 7C-23 ACCESSION DQ906843 Klade D, ohne nähere Zuweisung:
NCBI: candidate division NC10 bacterium CSP1-5 (species) weitere Spezies incertae sedis:
NCBI: NC10 bacterium enrichment culture clone * (list)
Natascha Menezes Bergo, Amanda Gonçalves Bendia, Juliana Correa Neiva Ferreira, Bramley Murton, Frederico Pereira Brandini, Vivian Helena Pellizari: Microbial Diversity of Deep-Sea Ferromanganese Crust Field in the Rio Grande Rise, Southwestern Atlantic Ocean, auf: bioRxiv, 13. Juni 2020, doi:10.1101/2020.06.13.150011; insbes. Fig. 5 Wird NC10 als Teil der „Rokubacteria“ aufgefasst, und dieses Taxon im Rang eines Phylums, so müsste für NC10 eine niedrigere Rangstufe vorgesehen werden. und gehört mit diesen daher zu den Proteobacteria. Zur näheren Verwandtschaft zählt eine Klade mit den Acidobacteria und Aminicenantes,LPSN: Phylum "Candidatus Aminicenantes" vgl. Vaksmaa et al. (2017)Annika Vaksmaa, Simon Guerrero-Cruz, Theo A. van Alen, Geert Cremers, Katharina F. Ettwig, Claudia Lüke, Mike S. M. Jetten: Enrichment of anaerobic nitrate-dependent methanotrophic ‘Candidatus Methanoperedens nitroreducens’ archaea from an Italian paddy field soil, in: Appl Microbiol Biotechnol, Band 101, Nr. 18, S. 7075–7084, 4. August 2017, doi:10.1007/s00253-017-8416-0, PMID 28779290, ; insbes. Fig. 7. Im Phylum selbst lassen sich vier Kladen (Gruppe A bis D) identifizieren, Methylomirabilis gehört zur Gruppe A. Mitglieder des Phylums sind gemäß (Auswahl):Es ist nicht klar, ob die Klade A zur Ordnung „Methylomirabilales“ gehört, oder umgekehrt; oder ob beide Begriffe synonym sind. NC10 (alias Methylomirabilota)
Ordnung „Methylomirabilales“Léa Cabrol et al: Anaerobic oxidation of methane and associated microbiome in anoxic water of Northwestern Siberian lakes. In: Science of The Total Environment, Band 736, 20. September 2020, 139588, doi:10.1016/j.scitotenv.2020.139588. Abschnitt 3.3
Klade (oder Gruppe) A
Familie „Methylomirabilaceae“Natalie June Gayner: River Bank Inducement Influence on a Shallow Groundwater Microbial Community and Its Effects on Aquifer Reactivity, Dissertation an der University of Wisconsin-Milwaukee (UWM), Dezember 2018. Insbes. APPENDIX D: W12 UNIQUE DNA AND RNA TAXA SPECIALISTS, Table 26: Unique W12 Specialists from DNA and RNA CLAM Results.
Candidatus Methylomirabilis
Methylomirabilis oxyfera syn. Methylomirabilis oxygeniiferaLPSN: Species "Candidatus Methylomirabilis oxyfera" und Species "Candidatus Methylomirabilis oxygeniifera" Methylomirabilis lanthanidiphila Methylomirabilis limnetica (Zugersee)Jon S. Graf, Magdalena J. Mayr, Hannah K. Marchant, Daniela Tienken, Philipp F. Hach, Andreas Brand, Carsten J. Schubert, Marcel M. M. Kuypers, Jana Milucka: Bloom of a denitrifying methanotroph, ‘Candidatus Methylomirabilis limnetica’, in a deep stratified lake, in: sfam environmental biology, Band 20, Nr. 7, Juli 2018, S. 2598–2614, doi:10.1111/1462-2920.14285 Klade B, ohne nähere Zuweisung:
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NCBI: candidate division NC10 bacterium CSP1-5 (species) weitere Spezies incertae sedis:
NCBI: NC10 bacterium enrichment culture clone * (list)
Name
- Homonyms
- Methylomirabilota
- Common names
- 10.3389/fmicb.2019.01577 in language.
- NC10 in German