Informatie

8.14D: Niet-thermofiele Crenarchaeota - Biologie


Niet-thermofiele Crenarchaeota kunnen extreme halofielen zijn die in zeer zoute omgevingen leven.

leerdoelen

  • Bespreek de kenmerken van niet-thermofiele crenarchaeota, met name Halococcus, waardoor het kan overleven in extreme omgevingen

Belangrijkste punten

  • Halococcus is een geslacht van extreem halofiele archaea.
  • Halofielen worden voornamelijk aangetroffen in wateren in het binnenland met een hoog zoutgehalte, waar hun pigmenten (van een eiwit dat rodopsinproteïne wordt genoemd) het sediment heldere kleuren geven.
  • Halococcus en soortgelijke halofiele organismen zijn economisch gebruikt in de voedingsindustrie en zelfs in de productie van huidverzorging.
  • Halococcus kan overleven in zijn habitat met een hoog zoutgehalte door de uitdroging van zijn cytoplasma te voorkomen met behulp van een opgeloste stof die ofwel in hun celstructuur wordt aangetroffen of uit de externe omgeving wordt gehaald.

Sleutelbegrippen

  • halofiel: Een organisme dat leeft en gedijt in een omgeving met een hoog zoutgehalte, waarvoor vaak een dergelijke omgeving nodig is; een vorm van extremofiel.

Crenarchaeota kunnen extreme halofielen zijn en organismen omvatten die in zeer zoute omgevingen leven (bijvoorbeeld halococcus).

Halococcus is een geslacht van extreem halofiele archaea, wat betekent dat ze hoge zoutgehaltes nodig hebben, soms wel 32% NaCl, voor optimale groei. Halofielen worden voornamelijk aangetroffen in wateren in het binnenland met een hoog zoutgehalte, waar hun pigmenten (van een eiwit dat rodopsinproteïne wordt genoemd) het sediment heldere kleuren geven. Rhodopsine-eiwit en andere eiwitten dienen om Halococcus te beschermen tegen het extreme zoutgehalte van de omgeving. Sommige Halococcus kunnen zich in sterk gezouten grond of voedsel bevinden. Omdat ze onder zulke zoutrijke omstandigheden kunnen functioneren, zijn Halococcus en soortgelijke halofiele organismen economisch gebruikt in de voedingsindustrie en zelfs in de productie van huidverzorging. Het genoom van Halococcus is nog niet gesequenced, hoewel studies van zijn 16s rDNA zijn plaatsing op de fylogenetische boom hebben aangetoond. Vanwege de potentiële levensduur van de organismen, kan Halococcus een goede kandidaat zijn voor het onderzoeken van taxonomische overeenkomsten met het leven in de ruimte.

Halococcus kan overleven in zijn zeer zoute habitat door de uitdroging van zijn cytoplasma te voorkomen. Om dit te doen gebruiken ze een opgeloste stof, die ofwel in hun celstructuur wordt gevonden of uit de externe omgeving wordt gehaald. Speciale chloorpompen zorgen ervoor dat de organismen chloride kunnen vasthouden om het osmotische evenwicht met het zoutgehalte van hun leefgebied te behouden. De cellen zijn cocci, 0,6-1,5 micrometer lang, met wanden van gesulfateerde polysachariden. De cellen zijn organtrofisch en gebruiken aminozuren, organische zuren of koolhydraten voor energie. In sommige gevallen kunnen ze ook fotosynthetiseren.


Distributie, lokalisatie en fylogenie van overvloedige populaties van Crenarchaeota in anaëroob korrelslib

Microbial Ecology Laboratory, Department of Microbiology and Environmental Change Institute, National University of Ireland, Galway, University Road, Galway, Ireland, 1 Microsensors Group, Max Planck Institute for Marine Microbiology, Celsiusstrasse 1, D-28359 Bremen, Duitsland 2

Leanne O'Connor

Microbial Ecology Laboratory, Department of Microbiology and Environmental Change Institute, National University of Ireland, Galway, University Road, Galway, Ireland, 1 Microsensors Group, Max Planck Institute for Marine Microbiology, Celsiusstrasse 1, D-28359 Bremen, Duitsland 2

Thérèse Mahonie

Microbial Ecology Laboratory, Department of Microbiology and Environmental Change Institute, National University of Ireland, Galway, University Road, Galway, Ireland, 1 Microsensors Group, Max Planck Institute for Marine Microbiology, Celsiusstrasse 1, D-28359 Bremen, Duitsland 2

Armin Gieseke

Microbial Ecology Laboratory, Department of Microbiology and Environmental Change Institute, National University of Ireland, Galway, University Road, Galway, Ireland, 1 Microsensors Group, Max Planck Institute for Marine Microbiology, Celsiusstrasse 1, D-28359 Bremen, Duitsland 2

Dirk de Beer

Microbial Ecology Laboratory, Department of Microbiology and Environmental Change Institute, National University of Ireland, Galway, University Road, Galway, Ireland, 1 Microsensors Group, Max Planck Institute for Marine Microbiology, Celsiusstrasse 1, D-28359 Bremen, Duitsland 2

Vincent O'Flaherty

Microbial Ecology Laboratory, Department of Microbiology and Environmental Change Institute, National University of Ireland, Galway, University Road, Galway, Ireland, 1 Microsensors Group, Max Planck Institute for Marine Microbiology, Celsiusstrasse 1, D-28359 Bremen, Duitsland 2


Ruimtelijke analyse van archaeale gemeenschapsstructuur in graslandbodems

De complexe structuur van de bodem en de heterogeniteit van middelen die beschikbaar zijn voor micro-organismen hebben implicaties voor bemonsteringsregimes wanneer de structuur en diversiteit van microbiële gemeenschappen worden geanalyseerd. Om de heterogeniteit in gemeenschapsstructuur te beoordelen, werden archaeale gemeenschappen, die typisch sequenties bevatten die behoren tot de niet-thermofiele Crenarchaeota, onderzocht op twee contrasterende ruimtelijke schalen met behulp van PCR-denaturerende gradiëntgelelektroforese (DGGE) -analyse gevolgd door een ongewogen paargroepsmethode met rekenkundige gemiddelde analyse van 16S rRNA- en ribosomaal DNA-afgeleide profielen. Een analyse op macroschaal werd uitgevoerd met bodemkernen die met tussenpozen van 2 m werden genomen langs drievoudige transecten van 8 m van zowel beheerde (verbeterde) als natuurlijke (niet-verbeterde) grasland-rhizosfeerbodems. Er werd een microschaalanalyse uitgevoerd met een enkele bodemkern door de effecten van zowel de steekproefomvang (10, 1 en 0,1 g) als de afstand tussen de monsters te beoordelen. De sterk verminderde complexiteit van archaeale profielen in vergelijking met de complexiteit die typisch is voor de bacteriële gemeenschap, vergemakkelijkte visuele vergelijking van profielen op basis van bandaanwezigheid en onthulde verschillende niveaus van heterogeniteit tussen sets monsters. Op macroschaalniveau kon heterogeniteit over het transect niet worden gerelateerd aan het graslandtype. Aanzienlijke heterogeniteit werd waargenomen over zowel verbeterde als niet-verbeterde transecten, met uitzondering van één verbeterd transect dat substantiële homogeniteit vertoonde, zodat profielen voor een enkele kern grotendeels representatief waren voor het gehele transect. Op kleinere schaal varieerde de heterogeniteit van de structuur van de archaeale gemeenschap met de steekproefomvang binnen een enkele kern van 8 bij 8 cm. De archaeale DGGE-profielen voor gerepliceerde bodemmonsters van 10 g waren vergelijkbaar, terwijl die voor monsters van 1 g en monsters van 0,1 g een grotere heterogeniteit vertoonden. Bovendien was er geen verband tussen de archaeale profielen en de afstand tussen monsters van 1 of 0,1 g, hoewel relaties tussen gemeenschapsstructuur en scheidingsafstand op kleinere schaal kunnen voorkomen. Onze bevindingen tonen de zorg aan die nodig is wanneer werknemers proberen een representatief beeld te krijgen van de microbiële gemeenschapsstructuur in het bodemmilieu.

Figuren

Schematische weergave van het protocol...

Schematische weergave van het protocol dat wordt gebruikt voor het bemonsteren van grond uit individuele bodemkernen.…

Vergelijking van 16S rRNA- en...

Vergelijking van 16S rRNA- en rDNA-afgeleide DGGE-profielen van drievoudige nucleïnezuurextracten...

DGGE profielen van archaea 16S…

DGGE-profielen van archaeale 16S-rRNA-genen geamplificeerd door PCR van individuele bodem ...

pH's (×) en watergehalte (▪) van bodemkernen bemonsterd met tussenpozen van 2 m...

DGGE profielen van archaea 16S…

DGGE-profielen van archaeaal 16S-rRNA geamplificeerd door RT-PCR van drievoudige monsters van 10 g ...

DGGE profielen van archaea 16S…

DGGE-profielen van archaeale 16S-rRNA-genen geamplificeerd door RT-PCR van drievoudige 1-g ...

DGGE profielen van archaea 16S…

DGGE-profielen van archaeale 16S-rRNA-genen geamplificeerd door RT-PCR uit drievoud van 0,1 g ...


Discussie

Bevolkingsstructuur en genomische coherentie.

De C. symbiose genoom vertegenwoordigt een samengestelde sequentie samengesteld uit individuele, nauw verwante sympatrische donorgenotypen. Als zodanig is de genetische plasticiteit en populatiestructuur van gastheer-geassocieerde C. symbiose cellen wordt gedeeltelijk weerspiegeld in genoomsequentievarianten. Herschikkingen of transposities tussen overlappende syntenische regio's werden zelden gedetecteerd, en in slechts twee gevallen werden recente intragene recombinatie-gebeurtenissen ondubbelzinnig gedetecteerd. Hoewel we slechts een kleine fractie van C. symbiose donorgenomen in de gastheer, suggereert de zeldzaamheid van recombinatiegebeurtenissen dat recombinatie en hybridisatie minder belangrijk zijn dan klonale diversificatie en genetische drift in C. symbiose populaties. Deze dynamiek is kwalitatief verschillend van recent beschreven archaeale populaties van zuurmijndrainage, waar wijdverbreide recombinatie wordt voorgesteld om meerdere mozaïekgenotypen te genereren (41).

De scheiding van syntenische a- en b-type sequenties tijdens assemblage weerspiegelt mogelijk de periodieke selectie binnen de sponsgastheerweefsels, waardoor populatievarianten worden opgedeeld in verschillende sequentieclusters (42, 43). Aangezien de inhoud, volgorde en oriëntatie van genen tussen overlappende a- en b-type genotypen identiek zijn, werken selectieve krachten waarschijnlijk op individuele genen of hun expressie. De frequentie van zeer variabele allelen (aangegeven door grote pieken in Fig. 1) geeft aan dat selectieve drukken met variabele intensiteit werken op verschillende regio's van de C. symbiose genoom. Fijne schaalbepaling van a- en b-type genotype ruimtelijke distributie in gastheerweefsels, evenals diepere bemonstering van allelische variatie in C. symbiose populaties, zijn nodig om de aard, expressie en gevolgen van deze genetische variabiliteit binnen de populatie verder te onderzoeken.

Functionele en metabole relaties.

De hier gepresenteerde resultaten, in combinatie met eerdere onderzoeken (13, 16, 19), ondersteunen het idee dat: C. symbiose en zijn verwante planktonische mariene verwanten kunnen cellulaire energie rechtstreeks ontlenen aan de oxidatie van ammoniak. C. symbiose herbergt een aantal genen waarvan bekend is dat ze relevant zijn voor het ammoniakmetabolisme. Of ammoniak voor beide de enige energiebron is? C. symbiose of plankton Crenarchaeota is onduidelijk, maar dit lijkt het geval te zijn voor zijn recent gecultiveerde crenarchaeotale verwanten (13). Hoewel koolstoffixatie formeel nog moet worden aangetoond voor C. symbioseblijkt de hydroxypropionaatroute aanwezig te zijn in deze archaeale symbiont (Tabel 6) (19). Nauw verwante homologen van vrijwel alle genen die verband houden met ammoniakoxidatie en koolstoffixatie in C. symbiose waren ook aanwezig in omgevingsmonsters met een bekende hoge crenarchaeotale representatie (Fig. 3 en Tabel 8) (19). Gecombineerd met goed gedocumenteerde hoge crenarchaeotale biomassa in marien plankton (3, 6, 11, 44), komen deze gegevens overeen met een belangrijke rol voor crenarchaeotale nitrificatie in koolstof- en stikstofcycli in de zee.

Vergelijkingen met de SAR WGS-dataset gaven aan dat de meeste andere metabole kernsubsystemen geïdentificeerd in C. symbiose waren ook goed geconserveerd in plankton Crenarchaeota. Naast informatieverwerkingssystemen, homologieën van C. symbiose biosynthetische en huishoudelijke subsystemen (waaronder glycolyse, gluconeogenese, pentosefosfaatconversie, TCA-cyclus, cofactor- en vitaminemetabolisme, aminozuurbiosynthese, oxidatieve fosforylering en ATP-synthese) werden het vaakst aangetroffen in omgevingsmonsters waarvan bekend is dat ze hoge niveaus van vrijlevend plankton bevatten Crenarchaeota. Deze resultaten suggereren dat de meeste van de belangrijkste metabolische functies gevonden worden in C. symbiose zijn ook aanwezig in zijn planktonische verwanten. Omgekeerd is een aanzienlijk aantal C. symbioseEr werden ook unieke genen gevonden die mogelijk betrokken zijn bij de symbiotische associatie van archaea en spons (zie hieronder).

Evolutionaire relaties.

Het domein Archaea blijft goed gedefinieerd door twee grote subrijken, de Crenarchaeota en Euryarchaeota (2). Kweekonafhankelijke fylogenetische onderzoeken (45) hebben veel nieuwe milieubetekenende clades binnen het domein Archaea aan het licht gebracht. Deze milieuklassen overtreffen nu de archaeale geslachten met gecultiveerde vertegenwoordigers (1, 18, 46, 47). Op ribosomale rRNA gebaseerde fylogenetische analyses van overheersende gecultiveerde en niet-gecultiveerde archaeale groepen suggereren dat Crenarchaeota en Euryarchaeota worden het best weergegeven door polytomieën, "sterstralingen", met een slechte intragroepresolutie in verhouding tot hun gemeenschappelijke voorouderlijke knoop (1). Als gevolg hiervan werd gedacht dat groepen voorheen dieper vertakt waren, bijvoorbeeld de Korarchaeota (46) lijken nu ruim binnen de Crenarchaeota gebaseerd op bomen met goed ondersteunde knooppunten met een brede taxonrepresentatie (1).

In totaal hebben analyses van individuele of aaneengeschakelde eiwituitlijningen en fylogenetische analyses de fylogenetische plaatsing van C. symbiose verder gaan dan eerdere rRNA-analyses (1, 47). Deze bevinding is grotendeels toe te schrijven aan de momenteel slechte vertegenwoordiging van Crenarchaeota in bestaande genomische databases. Ondanks het relatief lage aantal crenarchaeotale genomen dat beschikbaar is voor vergelijking, ondersteunden onze resultaten over het algemeen eerdere rRNA-fylogenetische analyses, waardoor C. symbiose perifere aan de crenarchaeotale lijn van gecultiveerde hyperthermofielen.

Symbiose.

Er is weinig bekend over specifieke functionele relaties tussen C. symbiose en zijn sponsgastheer, Axinella mexicana. naaste familieleden van C. symbioselijken echter vaak geassocieerd met andere Axinella of andere sponsgastheren (48, 49), dus vergelijkbare associaties kunnen gebruikelijk zijn in het mariene milieu. Met betrekking tot potentiële symbiotische metabole interacties, zijn koolstof- en stikstofuitwisselingen gebruikelijk in veel microbiële-eukaryale symbioses, en spons-geassocieerde nitrificatie is ook eerder gerapporteerd (50). Een mogelijke interactie, consistent met de C. symbiose genoomcomplement en het nitrificerende fenotype van N. maritimus, is de verwijdering van stikstofhoudende afvalproducten van de gastheer (bijv. ammoniak, ureum). Dit zou tegelijkertijd het respiratoire energiemetabolisme van de symbiont van brandstof kunnen voorzien en zou zelfs nieuwe koolstof aan de gastheer kunnen leveren, via archaeale chemolithotrofe CO2 fixatie en daaropvolgende koolstofuitwisseling tussen symbiont en gastheer.

Levensvatbare en delende populaties van C. symbiose er is waargenomen dat ze tot 5 jaar aanhouden in een enkele sponsgastheer (21). Als een schijnbaar niet-beweeglijke extracellulaire symbiont, C. symbiose heeft waarschijnlijk mechanismen ontwikkeld om gastheerconsumptie te remmen of te ontwijken en zich te verdedigen tegen virale predatie. Een aanzienlijk aantal voorspelde genen coderen voor domeinen die homoloog zijn aan celoppervlakte-, regulerende of afweermechanismen, waaronder talrijke restrictiemodificatiesystemen ter bescherming tegen vreemd DNA, autotransporter-adhesinen die mogelijk betrokken zijn bij het bemiddelen van cel-celcontact, proteasen die mogelijk extracellulaire matrixeiwitten wijzigen of afbreken , glycosyltransferasen die betrokken zijn bij de biogenese van de celwand en uitgescheiden seine-proteaseremmers met het potentieel om ontduiking van aangeboren afweersystemen van de gastheer te mediëren. Veel van deze genomische kenmerken worden niet gevonden in de planktonische verwanten van C. symbiose, en kan daarom specifiek worden geassocieerd met de symbiotische levensstijl van C. symbiose. Gezien de weinige bekende archaea-metazoan symbiose, C. symbiose genoomsequentie biedt een unieke kans om de genetische kenmerken die archaea-eukaryal gastheercontact, communicatie en trofische uitwisseling bemiddelen, verder te onderzoeken. Het biedt ook een referentiepunt voor het interpreteren van de genomische inventaris, metabolische kenmerken en evolutie van zijn vrijlevende verwanten, die overvloedige componenten zijn van microbieel plankton en een aanzienlijke invloed kunnen uitoefenen op de energie- en materiecyclus in de zee.


8.14D: Niet-thermofiele Crenarchaeota - Biologie

Afdeling Archaea Biologie en Ecogenomica, Afdeling Ecogenomica en Systeembiologie, Universiteit van Wenen, Wenen, Oostenrijk

Afdeling Archaea Biologie en Ecogenomics, Afdeling Ecogenomics en Systeembiologie, Universiteit van Wenen, Wenen, Oostenrijk

Afdeling Archaea Biologie en Ecogenomica, Afdeling Ecogenomica en Systeembiologie, Universiteit van Wenen, Wenen, Oostenrijk

Afdeling Archaea Biologie en Ecogenomics, Afdeling Ecogenomics en Systeembiologie, Universiteit van Wenen, Wenen, Oostenrijk

Abstract

Cen.ar.chae'um., Gr. bn. kaino's recent, en Gr. bn. koino's gemeenschappelijke Gr. bn. archaïs oude NL neutraal. N. Cenarchaeum = geslacht van relatief recente (afgeleide niet-thermofiele fenotype) en veel voorkomende (niet-“extremofiele”) Archaea.

Thaumarchaeota / Nitrososphaeria / kandidaat Cenarchaeales / kandidaat Cenarchaeaceae / kandidaat Cenarchaeum

De soorten kandidaat Cenarchaeum symbiosum van het geslacht kandidaat Cenarchaeum vormt de enige archaeale symbiont van de gematigde zeespons Axinella mexicana. Het vertegenwoordigde het eerste handelbare organisme van de zogenaamde mesofiele crenarchaeota, nu nitrososphaeria, totdat zuivere isolaten en verrijkingsculturen beschikbaar kwamen. Het was ook de bron van het eerste geassembleerde volledige genoom van de Nitrososphaeria. Fysiologische en genomische analyses suggereren dat vertegenwoordigers van dit geslacht aëroob, psychrofiel zijn en in staat zijn tot een chemolitho-autotroof metabolisme door ammoniak tot nitriet te oxideren. De verspreiding van het geslacht in het milieu is tot nu toe beperkt gebleven tot gemeenschappen die verband houden met sponzen.

DNA G + C-gehalte (mol%): 57.74.

Type soort: kandidaat Cenarchaeum symbiosum Preston, Wu, Molinsky en DeLong 1996, 6246.


Lipidenanalyses.

Fig. 2 . Gaschromatogram van een Antarctisch monster dat overeenkomt met de massaspectraalanalyse getoond in Fig. 3, in het gebied van bifytaanelutie. Subscripten geven het aantal koolstofatomen in het bifytaan aan. R, pentacyclische ring i, isomeer. Afb. 3 . Massaspectra van de vier geïdentificeerde caldarchaeolderivaten die gemeenschappelijk waren voor alle geanalyseerde monsters. Lipiden werden geëxtraheerd, gederivatiseerd en geanalyseerd zoals beschreven in de tekst. De massaspectra zijn afgeleid van het Antarctische picoplankton-lipidemonster dat is gebruikt voor het GC-spoor in Fig. 2. R, pentacyclische ring i, isomeer. Afb. 4 . Van caldarchaeol afgeleide biphytanen uit diverse mariene monsters. Verbindingen komen overeen met de structuren getoond in figuur 3, zoals geïdentificeerd door vergelijking met bekende standaarden. Relatieve abundanties van cyclische en acyclische bifytanen in diverse mariene monsters worden getoond. De waarde voor de meest voorkomende van de vier componenten werd willekeurig vastgesteld op een relatieve waarde van 1. BS, Zwarte Zeesediment Antarctisch, Antarctisch picoplanktonlipiden C. symbiosum, C. symbiose lipiden SMB3 en SMB4, Santa Monica Basin zwevende deeltjesvormige lipidemonsters.

Toepassing van genomica voor het begrijpen van de evolutie van hyperthermofiele en niet-thermofiele Crenarchaeota.

Analyse van kleine subeenheid-rRNA's die zijn opgehaald uit gemengde microbiële populaties heeft een raamwerk opgeleverd voor het begrijpen van de wereldwijde microbiële diversiteit (1). Deze moleculaire fylogenetische analyses hebben de aanwezigheid van voorheen onopgemerkte soorten en geslachten in een grote verscheidenheid aan microbiële habitats aan het licht gebracht en nieuw ontdekte microbiële groepen op een universele fylogenetische kaart geplaatst. Deze studies tonen ook aan dat sommige microbiële groepen, niet ontdekt door traditionele teeltbenaderingen, belangrijke componenten zijn van natuurlijke microbiële gemeenschappen.

Het sequencen van het hele genoom, dat de afgelopen jaren is ontwikkeld, is zo succesvol geweest dat meer dan 40 prokaryotische genoomprojecten zijn voltooid of aan de gang zijn. Nieuwe genoomtechnologieën bieden ook nieuwe mogelijkheden voor de karakterisering van niet-gecultiveerde prokaryoten. Aangezien de belangrijkste vereiste voor een dergelijke benadering de beschikbaarheid van hoogwaardig genomisch DNA is (gemakkelijk geïsoleerd uit omgevingsmonsters), kunnen grote genomische fragmenten van niet-gecultiveerde organismen uit gemengde populaties in theorie worden geïsoleerd en gekarakteriseerd met behulp van zich ontwikkelende genomische technieken. Toepassing van "omgevingsgenomica" zou toegang kunnen bieden tot genorganisatie, evolutie en fysiologisch potentieel van nieuwe niet-gecultiveerde micro-organismen. De gearchiveerde genomen van niet-gecultiveerde microbiële typen worden ook reagentia, die kunnen worden gebruikt voor het tot expressie brengen van eiwitten, het bepalen van de eiwitstructuur en -functie, het isoleren van enzymen en het ontleden van metabole routes die relevant zijn voor energie, bioremediatie en biotechnologische toepassingen. Voor het eerst kunnen microbiële groepen die voorheen uitsluitend door rRNA-genfylogenieën werden gedefinieerd, in theorie worden gekarakteriseerd door hun genomisch en functioneel potentieel.

Als onderdeel van een gezamenlijke inspanning gebruikt ons laboratorium genomische technologieën om de evolutie te onderzoeken van een nog niet gecultiveerde archaeale groep, de niet-thermofiele crenarchaeoten. Het domein Archaea omvat twee koninkrijken, de Euryarchaeota en Crenarchaeota (2). Gekweekte crenarchaeoten hebben momenteel het record voor groei bij hoge temperatuur. Voorheen werd gedacht dat crenarchaeoten voornamelijk leefden bij temperaturen boven ongeveer 70 [graden] C. Recente moleculaire fylogenetische onderzoeken tonen echter aan dat crenarchaeoten divers, overvloedig en alomtegenwoordig zijn in een verscheidenheid aan lage-temperatuurhabitats [ILLUSTRATIE VOOR AFBEELDING 1 VERMIST] . In gematigde ondergrondse kustzeewateren en polaire zeeën bijvoorbeeld, maken planktonische Crenarchaeota naar schatting 10% tot 30% uit van de prokaryotische biomassa in deze uitgestrekte habitats (3). Niet-thermofiele crenarchaeoten komen ook voor in de ingewanden van diepzee-ongewervelde dieren die zijn teruggevonden op abyssale diepten in de Atlantische Oceaan. Bovendien zijn de ongecultiveerde psychrofiele of mesofiele Crenarchaeota niet beperkt tot mariene habitats. Crenarchaeotes gedijen in een breed scala aan zoetwater- en terrestrische habitats, waaronder rijstvelden, bosbodems, landbouwgrond en een verscheidenheid aan zoetwatermeersedimenten (zie ref. 1 voor een overzicht).

In minder dan vijf jaar is het concept van Crenarchaeota uitgegroeid van een ecologisch beperkte, verplicht thermofiele groep, tot een koninkrijk dat kosmopolitisch is, overvloedig en de temperatuurgrenzen van het leven overspant [ILLUSTRATIE VOOR AFBEELDING 1 VERMIST]. Crenarchaeotes zijn blijkbaar ontstaan ​​in warme omgevingen, zoals gesuggereerd door recent moleculair ecologisch onderzoek van Archaea in warmwaterbronnen (4). Ribosomale RNA-klonen die zijn verkregen uit warmwaterbronnen van Yellowstone (bijv. pSL12, [ILLUSTRATIE VOOR AFBEELDING 1 VERMIST] (1, 4)) zijn specifiek gelieerd aan, maar basaal in fylogenetische bomen aan, de niet-thermofiele crenarchaeoten (SBAR5, 4B7, Law1, Law6, [ILLUSTRATIE BIJ AFBEELDING 1 WEGgelaten] (3)). Deze gegevens suggereren dat een of meer specifieke lijnen van hyperthermofiele crenarchaeota adaptief uitstraalden naar koudere habitats, wat aanleiding gaf tot hedendaagse niet-thermofiele crenarchaeota. Ondanks de intensieve inspanningen van verschillende onderzoekers, hebben niet-thermofiele crenarchaeoten weerstand geboden aan isolatie en cultivatie.

De fysiologische, biochemische en genetische eigenschappen van deze overvloedige, alomtegenwoordige en potentieel biogeochemisch significante groep blijven onbekend.

We hebben onlangs een traceerbaar systeem ontdekt en begonnen met voorbereidend werk dat gericht is op de sequentiebepaling van het hele genoom van een niet-gecultiveerde psychrofiele crenarchaeoot. In het bijzonder werden hoge dichtheden van een enkele soort van psychrofiele, symbiotische crenarchaeon, Cenarchaeum symbiosum, ontdekt in de weefsels van zijn gastheer, de zeespons Axinella mexicana (5). De ontdekking van deze spons-archaeale associatie toonde onomstotelijk aan dat mariene Crenarchaeota gedijen bij temperaturen van minstens 10oC.

De spons-crenarchaeale symbiose biedt een uitstekende, en momenteel de meest handelbare, mogelijkheid voor genomische analyse van niet-thermofiele crenarchaeoten. Het eerste werk omvatte de constructie van verschillende "fosmide"-bibliotheken die zijn bereid uit gedeeltelijk gezuiverde C. symbiosum-celfracties. In het kort, de gastheercellen werden mechanisch en enzymatisch ontwricht om de C. symbiosum-symbiontcellen vrij te maken. De symbionten werden vervolgens gezuiverd door differentiële centrifugatie, gevolgd door celfractionering en zuivering op Percoll-gradiënten. Uit de archaea-verrijkte celfractie werd chromosomaal DNA met hoog molecuulgewicht bereid. Gedeeltelijke digesties van het DNA met Sau3A werden geligeerd in de fosmide-vector, met behulp van standaardmethoden, om de fosmide-bibliotheek te bereiden.

Er werden twee fosmidebibliotheken geconstrueerd uit verrijkte celpreparaten. Eén leverde, van 10.236 totale klonen, zeven fosmiden op die C. symbiosum kleine subeenheid rRNA-genen bevatten. De tweede fosmidebibliotheek werd bereid na verbetering van celfractioneringstechnieken en uit 2100 totale recombinanten leverden acht archaeale ssu-rRNA-bevattende fosmiden op. De inzetgroottes varieerden van 30 tot 40 kbp. Verschillende fosmiden zijn in kaart gebracht als overlappende aaneengesloten sequentiesegmenten (contigs) door RFLP, Southern-analyse, sequence-tagged site mapping (STS) en sequentiebepaling van de insert-termini. Shotgun-klonering en sequencing van fosmide-inserts hebben [meer dan] 50 kb aaneengesloten C. symbiosum-genoomsequentie opgeleverd die al is voltooid en 100 kbp in uitvoering (6). We blijven contigs in deze twee bibliotheken identificeren met behulp van STS-toewijzing van contig-termini. Andere archaeale "kiemplaatsen" in de bibliotheken worden ook geïdentificeerd door multiplexscreening met PCR-primers die zijn ontworpen op basis van geconserveerde archaeale genen. Een voorbeeld omvat de identificatie van de archaeale recA-homoloog in fosmiden uit de C. symbiosum-bibliotheken (7). In totaal toont ons vermogen om hoogwaardige bibliotheken van het C. symbiosum-genoom te produceren en contigs voor genomische sequencing-inspanningen te identificeren, de haalbaarheid van de aanpak aan.

Het guanine-plus-cytosinegehalte van het C. symbiosum-genoom is ongeveer 56%, zoals wordt beoordeeld aan de hand van ongeveer 100 kbp aan sequentiegegevens die tot nu toe zijn gegenereerd. Genen verschijnen net zo dicht opeengepakt in C. symbiosum als in andere archaeale genomen waarvan de sequentie is bepaald. Ribosomale rRNA-genvolgorde, spacerregio's en structuur lijken het meest op die van hyperthermofiele Crenarchaeota. Afgeleide aminozuursequenties van eiwitten van C. symbiosum, waaronder het DNA-polymerase, TATA-bindend eiwit (TBP) en glutamaat semialdehyde-aminotransferase, delen allemaal de hoogste sequentie-overeenkomst met archaeale homologen. Een aantal eukarya-achtige regulerende, transcriptionele en translationele kenmerken die Archaea over het algemeen onderscheiden van bacteriën zijn ook aanwezig in het C. symbiosum-genoom. Ten slotte, hoewel veel van de eiwitcoderende genen van C. symbiosum het meest lijken op die van gecultiveerde hyperthermofielen, hebben onze genomische analyses geleid tot expressiestudies die hebben aangetoond dat C. symbiosum-eiwitten niet thermostabiel zijn (8).

1. Pace, N.R. 1997. Een moleculair beeld van microbiële diversiteit en de biosfeer. Wetenschap 276: 734-740.

2. Woese, C.R. 1987. Bacteriële evolutie. microbiologisch. Openb. 51: 221-271.

3. DeLong, E.F. 1992. Archaea in mariene kustomgevingen. Proc. nat. Acad. Wetenschap. VS 89: 5685-5689.

4. Barns, S.M., C.F. Delwiche, J.D. Palmer en N.R. Pace. 1996. Perspectieven op archaeale diversiteit, thermofilie en monofylie van omgevings-rRNA-sequenties. Proc. nat. Acad. Wetenschap. VS 93: 91889193.

5. Preston, C.M., K.Y. Wu, T.F. Molinski en E.F. DeLong. 1996. Een psychrofiel crenarchaeon bewoont een zeespons: Cenarchaeum symbiosum gen. nov., sp. nov. Proc. nat. Acad. Wetenschap. VS 93: 62416246.

6. Schleper, C., C.M. Preston, R.A. Feldman, K.Y. Wu, E.F. DeLong en R.V. Swanson. 1998. Genomische analyse onthult chromosomale variatie in natuurlijke populaties van de niet-gecultiveerde psychrofiele archaeon Cenarchaeum symbiosum. J. Bacteriol. 180: 50035009.

7. Sandler, S.J., P. Hugenholtz, C. Schleper, E.F. DeLong, N.R. Pace en A.J. Clark. 1999. Diversiteit van radA-genen van gekweekte en niet-gecultiveerde Archaea: vergelijkende analyse van hun vermeende RadA-eiwitten en hun gebruik als fylogenetische marker. J. Bacteriol. 181:907-915.

8. Schleper, C., R. Swanson, E. Mathur en E.F. DeLong. 1997. Karakterisering van een DNA-polymerase van de ongecultiveerde psychrofiele archaeon Cenarchaeum symbiosum, J. Bacteriol. 179: 78037811.

FORTERRE: Aangezien de Crenarchaeota zo wijd verspreid zijn, niet alleen in water en in de bodem, enz., zouden ze vermoedelijk ook bij mensen moeten voorkomen. Weet u of iemand dit organisme in de menselijke darm heeft gezocht?

DELONG: Verschillende groepen zijn op zoek naar deze organismen. Ik denk niet dat er een reden is om empirisch te verklaren waarom ze niet betrokken zouden zijn bij andere symbiotische associaties.

LEADBETTER: Heb je de elektronenmicroscopie op deze organismen gedaan? Ik ben onder de indruk van de compactheid en beknoptheid van de DAPI-vlek en de uitsluiting van uw sonde. Zit er misschien een membraan rond dat kernmateriaal?

DELONG: Het beste systeem waar we naar hebben moeten kijken is de spons, maar het is moeilijk om secties op die spons te krijgen. We weten nu van verbeterde methoden voor in situ hybridisatie dat er een morfologie is in de planktontypes. Wanneer je een specifieke sonde gebruikt, hebben de planktonische typen precies dezelfde morfologie, met een gebied waar de DAPI-vlekken die de oligosondes uitsluit die buiten oplichten. Planctomyces is eigenlijk een prokaryoot (1) waarvan is aangetoond dat er een soort membraan aan verbonden is.

MARGULIS: De prokaryoot met het nucleoïde membraan is Gemmata obscuriglobus, bestudeerd door Fuerst en zijn collega's (1, 2).

DELONG: Je hebt gelijk. Ze lijken een membraan te hebben dat is geassocieerd met de kernen.

ELLINGTON: Als u doorgaat met het verzamelen van gegevens over de cyclofiele en mesofiele Archaebacteriën, is het dan mogelijk dat de hyperthermofielen de afgeleide groep zullen zijn?

DELONG: Ik denk niet dat je die mogelijkheid op dit moment kunt uitsluiten.

ELLINGTON: De membraanlipiden in de cyclofiele Archaebacteriën lijken ringstructuren te accumuleren. Zou dat hetzelfde doel kunnen dienen als onverzadiging in normale vetzuurlipiden om de vloeibaarheid van het membraan te vergroten?

DELONG: Waarschijnlijk niet, het is bijna het tegenovergestelde in Sulfolobus. Membraanlipiden krijgen steeds meer ringen naarmate de groeitemperatuur stijgt. Er zijn dingen die we niet begrijpen over archaeale membranen. Het blijkt dat biofysische studies geen mooie schone fase-overgangen in archaea-membranen onthullen, zoals wordt gezien met ester-gebonden vetzuurmembranen van eukaryoten en eubacteriën. Wat er aan de hand is met de temperatuur en deze ethergebonden fytanyllipidenstructuren is niet helemaal duidelijk.

WEINER: Een paar jaar geleden was er een melding van fagen in de oceaan (3), ook in zeer hoge concentraties, waardoor de oceaan eruitzag als een grote petrischaal. Heb je ooit ook naar fagen in je monsters gezocht?

DELONG: Dit is een groot probleem in de microbiële ecologie. We hebben er zelf niet naar gekeken.

MARGULIS: Heb je esterbindingen gezien in de lipiden van een van je Crenarchaeota?

DELONG: We kunnen die vraag op dit moment niet beantwoorden, omdat alle organismen die we tot nu toe hebben bekeken, op een bepaalde manier, vorm of vorm, gemengde populaties zijn, die bacteriën bevatten met ester-gebonden vetzuren die lipiden bevatten. We hebben tetraethers gevonden die verband houden met de crenarchaea bij lage temperatuur, maar we kunnen niet met zekerheid zeggen wat er nog meer zou kunnen zijn.

1. Fuerst, J.A. en R.I. Webb. 1991. Membraangebonden nucleoïde in de eubacterium Gemmata obscuriglobus. Proc. nat. Acad. Wetenschap. VS 88: 8184-8188.

2. Margulis, L. 1993. Symbiose in celevolutie, 2e druk. W.H. Freeman, New York.

3. Proctor, L. M. 1997. Vooruitgang in de studie van mariene virussen. Microsc. Onderzoek Tech. 37: 136-161.


Andere bestanden en links

  • APA
  • Standaard
  • Harvard
  • Vancouver
  • Auteur
  • BIBTEX
  • RIS

Teelt van mesofiele bodemcrenarchaeoten in verrijkingsculturen uit plantenwortels. / Simon, Holly M. Jahn, Courtney E. Bergerud, Luke T. Sliwinski, Marek K. Weimer, Paul J. Willis, David K. Goodman, Robert M.

Onderzoeksoutput : Bijdrage aan tijdschrift › Artikel › peer-review

T1 - Cultivation of mesophilic soil crenarchaeotes in enrichment cultures from plant roots


8.14D: Nonthermophilic Crenarchaeota - Biology

P . ͫ % endstream endobj 11 0 obj >stream dc:creator dc:title dc:description

modified using iText® 7.1.7 ©2000-2019 iText Group NV (AGPL-version)

2021-07-02T08:44:48-07:00 endstream endobj 12 0 obj >stream x + | endstream endobj 13 0 obj >stream x S * *T0T0 BC K L UЏ 4Up W z : endstream endobj 14 0 obj >stream x + | endstream endobj 15 0 obj >stream x S * *T0T0 BC K L UЏ 4Vp W z 8 endstream endobj 16 0 obj >stream x + | endstream endobj 17 0 obj >stream x S * *T0T0 BC K L UЏ 4Rp W z 7 endstream endobj 18 0 obj >stream x + | endstream endobj 19 0 obj >stream x S * *T0T0 BC K L UЏ 4Wp W z >stream x + | endstream endobj 21 0 obj >stream x S * *T0T0 BC K L UЏ 4Sp W z endstream endobj 22 0 obj >stream x + | endstream endobj 23 0 obj >stream x S * *T0T0 BC K L UЏ 4Tp W z 6 endstream endobj 24 0 obj >stream x + | endstream endobj 25 0 obj >stream x S * *T0T0 BC K L UЏ 4Pp W z| 5 endstream endobj 26 0 obj >stream x + | endstream endobj 27 0 obj >stream x S * *T0T0 BC K L UЏ 4Qp W z 9 endstream endobj 29 0 obj >stream H W r 6 > REmih r Xr6 ] a H 3 ɑǯ T # n4ș8U K ټx 6 Ӌ " E a q q M " p ˋ׷ b gS ? />zO X&A g Vu *٫ y ۛۍc Ro hK E%dWAGFm ./ Y


Referenties

Pace, N. R. A molecular view of microbial diversity and the biosphere. Wetenschap 276, 734–740 (1997).

Woese, C. R. & Fox, G. E. Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: the primary kingdoms. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 74, 5088–5090 (1977).

Fox, G. E. et al. The phylogeny of prokaryotes. Wetenschap 209, 457–463 (1980).

Woese, C. R. Bacterial evolution. microbiologisch. ds. 51, 221–271 (1987).

Woese, C. R. in Archaea: Evolution, Physiology and Molecular Biology (eds Garrett, R. A. & Klenk, H. P.) 1–15 (Blackwell publishing, Oxford, 2006). An eloquent historical review that reported, for the first time, all the steps that led to the discovery of Archaea. Forms the introduction of an interesting book that covers the various aspects of archaeal physiology and molecular biology and focuses on the similarities between Archaea and Eukaryotes.

Woese, C. R., Kandler, O. & Wheelis, M. L. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 87, 4576–4579 (1990).

Woese, C. R., Gupta, R., Hahn, C. M., Zillig, W. & Tu, J. The phylogenetic relationships of three sulfur dependent archaebacteria. Syst. Toepasselijk microbiologisch. 5, 97–105 (1984).

Prangishvilli, D., Zillig, W., Gierl, A., Biesert, L. & Holz, I. DNA-dependent RNA polymerase of thermoacidophilic archaebacteria. EUR. J. Biochem. 122, 471–477 (1982).

Makarova, K. S. & Koonin, E. V. Comparative genomics of archaea: how much have we learned in six years, and what's next? Genoom Biol. 4, 115 (2003).

Brochier, C., Forterre, P. & Gribaldo, S. An emerging phylogenetic core of Archaea: phylogenies of transcription and translation machineries converge following addition of new genome sequences. BMC Evol. Biol. 5, 36 (2005). Revealed a conserved core of vertically inherited genes in different cellular systems, which proved that reconstructing the phylogeny of species is a feasible task in Archaea.

Gribaldo, S. & Brochier-Armanet, C. The origin and evolution of Archaea: a state of the art. Fil. Trans. R. Soc. Londen. B 361, 1007–1022 (2006).

Daubin, V., Gouy, M. & Perriere, G. A phylogenomic approach to bacterial phylogeny: evidence of a core of genes sharing a common history. Genoom onderzoek. 12, 1080–1090 (2002).

Wolf, Y. I., Rogozin, I. B., Grishin, N. V., Tatusov, R. L. & Koonin, E. V. Genome trees constructed using five different approaches suggest new major bacterial clades. BMC Evol. Biol. 1, 8 (2001).

Forterre, P., Gribaldo, S. & Brochier-Armanet, C. in Archaea: Evolution, Physiology and Molecular Biology (eds Garrett, R. A. & Klenk, H. P.) 17–29 (Blackwell publishing, Oxford, 2006).

Bernander, R. Chromosome replication, nucleoid segregation and cell division in Archaea. Trends Microbiol. 8, 278–283 (2000).

Myllykallio, H. et al. Bacterial mode of replication with eukaryotic-like machinery in a hyperthermophilic archaeon. Wetenschap 288, 2212–2215 (2000).

Makarova, K. S. & Koonin, E. V. Evolutionary and functional genomics of the Archaea. Curr. Opin. microbiologisch. 8, 586–594 (2005).

Klenk, H. P. in Archaea: Evolution, Physiology and Molecular Biology (eds Garrity, G. M. & Klenk, H. P.) 75–95 (Blackwell publishing, Oxford, 2006).

Uemori, T., Sato, Y., Kato, I., Doi, H. & Ishino, Y. A novel DNA polymerase in the hyperthermophilic archaeon, Pyrococcus furiosus: gene cloning, expression, and characterization. Genes Cells 2, 499–512 (1997).

Margolin, W., Wang, R. & Kumar, M. Isolation of an ftsZ homolog from the archaebacterium Halobacterium salinarium: implications for the evolution of FtsZ and tubulin. J. Bacteriol. 178, 1320–1327 (1996).

Allers, T. & Mevarech, M. Archaeal genetics — the third way. Nature Rev. Genet. 6, 58–73 (2005).

Olsen, G. J., Lane, D. J., Giovannoni, S. J., Pace, N. R. & Stahl, D. A. Microbial ecology and evolution: a ribosomal RNA approach. Ann. Rev. Microbiol. 40, 337–365 (1986).

DeLong, E. F. Archaea in coastal marine environments. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 89, 5685–5689 (1992).

Fuhrman, J. A., McCallum, K. & Davis, A. A. Novel major archaebacterial group from marine plankton. Natuur 356, 148–149 (1992).

Schleper, C., Jurgens, G. & Jonuscheit, M. Genomic studies of uncultivated archaea. Nature Rev. Microbiol. 3, 479–488 (2005). A fascinating review that underlines the diversity of Archaea and the importance of using metagenomic approaches to gain insights into their biology and physiology.

Schleper, C. in Archaea: Evolution, Physiology and Molecular Biology (eds Garrett, R. A. & Klenk, H. P.) 39–50 (Blackwell publishing, Oxford, 2006).

Preston, C. M., Wu, K. Y., Molinski, T. F. & DeLong, E. F. A psychrophilic crenarchaeon inhabits a marine sponge: Cenarchaeum symbiosum gen. nov., sp. nov. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 93, 6241–6246 (1996).

Schleper, C., Swanson, R. V., Mathur, E. J. & DeLong, E. F. Characterization of a DNA polymerase from the uncultivated psychrophilic archaeon Cenarchaeum symbiosum. J. Bacteriol. 179, 7803–7811 (1997).

Garrett, R. A. & Klenk, H. P. (eds) Archaea: Evolution, Physiology and Molecular Biology (Blackwell publishing, Oxford, 2006).

Barns, S. M., Delwiche, C. F., Palmer, J. D. & Pace, N. R. Perspectives on archaeal diversity, thermophily and monophyly from environmental rRNA sequences. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 93, 9188–9193 (1996).

Hershberger, K. L., Barns, S. M., Reysenbach, A. L., Dawson, S. C. & Pace, N. R. Wide diversity of Crenarchaeota. Natuur 384, 420 (1996).

Lopez-Garcia, P., Brochier, C., Moreira, D. & Rodriguez-Valera, F. Comparative analysis of a genome fragment of an uncultivated mesopelagic crenarchaeote reveals multiple horizontal gene transfers. omgeving. microbiologisch. 6, 19–34 (2004).

Robertson, C. E., Harris, J. K., Spear, J. R. & Pace, N. R. Phylogenetic diversity and ecology of environmental Archaea. Curr. Opin. microbiologisch. 8, 638–642 (2005). A recent, exhaustive archaeal phylogeny that was based on an analysis of SSU rRNA sequences. Despite the use of a large number of sequences, this marker was unable to resolve the deepest nodes of the archaeal phylogeny.

Cubonova, L., Sandman, K., Hallam, S. J., Delong, E. F. & Reeve, J. N. Histones in Crenarchaea. J. Bacteriol. 187, 5482–5485 (2005).

Ochsenreiter, T., Selezi, D., Quaiser, A., Bonch-Osmolovskaya, L. & Schleper, C. Diversity and abundance of Crenarchaeota in terrestrial habitats studied by 16S RNA surveys and real time PCR. omgeving. microbiologisch. 5, 787–797 (2003).

Wuchter, C. et al. Archaeal nitrification in the ocean. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 103, 12317–12322 (2006).

Leininger, S. et al. Archaea predominate among ammonia-oxidizing prokaryotes in soils. Natuur 442, 806–809 (2006).

Konneke, M. et al. Isolation of an autotrophic ammonia-oxidizing marine archaeon. Natuur 437, 543–546 (2005). The first report of the isolation of a member of the Thaumarchaeota, and the first demonstration of the ability of an isolated archaeon to oxidize ammonium.

Nunoura, T. et al. Genetic and functional properties of uncultivated thermophilic crenarchaeotes from a subsurface gold mine as revealed by analysis of genome fragments. omgeving. microbiologisch. 7, 1967–1984 (2005).

Woese, C. R., Achenbach, L., Rouviere, P. & Mandelco, L. Archaeal phylogeny: reexamination of the phylogenetic position of Archaeoglobus fulgidus in light of certain composition-induced artifacts. Syst. Toepasselijk microbiologisch. 14, 364–371 (1991).

Boussau, B. & Gouy, M. Efficient likelihood computations with nonreversible models of evolution. Syst. Biol. 55, 756–768 (2006).

Hallam, S. J. et al. Genomic analysis of the uncultivated marine crenarchaeote Cenarchaeum symbiosum. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 103, 18296–18301 (2006).

Matte-Tailliez, O., Brochier, C., Forterre, P. & Philippe, H. Archaeal phylogeny based on ribosomal proteins. Mol. Biol. Evol. 19, 631–639 (2002).

Waters, E. et al. The genome of Nanoarchaeum equitans: insights into early archaeal evolution and derived parasitism. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 100, 12984–12988 (2003).

Slesarev, A. I. et al. The complete genome of hyperthermophile Methanopyrus kandleri AV19 and monophyly of archaeal methanogens. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 99, 4644–4649 (2002).

Gribaldo, S. & Philippe, H. Ancient phylogenetic relationships. Theor. Populair. Biol. 61, 391–408 (2002).

Huber, H. et al. A new phylum of Archaea represented by a nanosized hyperthermophilic symbiont. Natuur 417, 63–67 (2002).

Brochier, C., Gribaldo, S., Zivanovic, Y., Confalonieri, F. & Forterre, P. Nanoarchaea: representatives of a novel archaeal phylum or a fast-evolving euryarchaeal lineage related to Thermococcales? Genoom Biol. 6, R42 (2005).

Burggraf, S., Stetter, K. O., Rouviere, P. & Woese, C. R. Methanopyrus kandleri: an archaeal methanogen unrelated to all other known methanogens. Syst. Toepasselijk microbiologisch. 14, 346–351 (1991).

Brochier, C., Forterre, P. & Gribaldo, S. Archaeal phylogeny based on proteins of the transcription and translation machineries: tackling the Methanopyrus kandleri paradox. Genoom Biol. 5, R17 (2004).

Bapteste, E., Brochier, C. & Boucher, Y. Higher-level classification of the Archaea: evolution of methanogenesis and methanogens. Archaea 1, 353–363 (2005).

Felsenstein, J. Cases in which parsimony or compatibility methods will be positively misleading. Syst. Zool. 27, 401–410 (1978).

Tatusov, R. L. et al. The COG database: new developments in phylogenetic classification of proteins from complete genomes. Nucleïnezuren Res. 29, 22–28 (2001).

Forterre, P., Gribaldo, S., Gadelle, D. & Serre, M. C. Origin and evolution of DNA topoisomerases. Biochimie 89, 427–446 (2007).

Makarova, K. S., Wolf, Y. I., Sorokin, A. V. & Koonin, E. V. Clusters of orthologous genes for 41 archaeal genomes and implications for evolutionary genomics of archaea. Biol. direct 2, 33 (2007). A dedicated COG database for Archaea that highlights the important differences between Thaumarchaeota and hyperthermophilic crenarchaeota.

Nicol, G. W. & Schleper, C. Ammonia-oxidising Crenarchaeota: important players in the nitrogen cycle? Trends Microbiol. 14, 207–212 (2006). Together with reference 37, this review revealed the unsuspected role of archaea in the global nitrogen cycle, which was previously assumed to be carried out by bacteria.

Forterre, P., Brochier, C. & Philippe, H. Evolution of the Archaea. Theor. Populair. Biol. 6, 409–422 (2002).

Edgar, R. C. MUSCLE: a multiple sequence alignment method with reduced time and space complexity. BMC Bio-informatica 5, 113 (2004).

Philippe, H. MUST, a computer package of Management Utilities for Sequences and Trees. Nucleïnezuren Res. 21, 5264–5272 (1993).

Altschul, S. F. & Koonin, E. V. Iterated profile searches with PSI-BLAST — a tool for discovery in protein databases. Trends Biochem. Wetenschap. 23, 444–447 (1998).

Guindon, S. & Gascuel, O. A simple, fast, and accurate algorithm to estimate large phylogenies by maximum likelihood. Syst. Biol. 52, 696–704 (2003).