Micromonas
|
|
| Micromonas | |
|---|---|
| Micromonas pusilla | |
| Vetenskaplig klassificering | |
| (orankad): | Viridiplantae |
| Division: | Chlorophyta |
| Klass: | Mamiellophyceae |
| Beställa: | Mamiellales |
| Familj: | Mamiellaceae |
| Släkte: |
Micromonas Manton & Parke 1960 |
| Arter | |
|
|
Micromonas är ett släkte av grönalger i familjen Mamiellaceae .
Innan karakteriseringen 2016 av en andra art, Micromonas commoda , ansågs Micromonas pusilla vara den enda arten i släktet, vilket ledde till en oproportionerlig mängd forskning som diskuterade en enskild art inom släktet. Det föreslås vara den dominerande fotosyntetiska pikoeukaryoten i vissa marina ekosystem. Till skillnad från många marina alger sprids den brett i både varma och kalla vatten. Den är en stark simmare och uppvisar en fototaxisk respons.
Micromonas pusilla är uppdelad i 3 till 5 olika klader trots deras likhet i morfologi och habitat. Olika kvoter av klader bidrar till M. pusilla -populationen i hela det marina ekosystemet, vilket leder till hypotesen om clades som uppstår baserat på nischockupation och mottaglighet för virusinfektion.
Upptäckt
Micromonas pusilla anses vara det första picoplankton som studerades, när det upptäcktes och fick namnet Chromulina pusilla på 1950-talet av R. Butcher. Senare gav elektronmikrofotografier av de engelska forskarna, Irene Manton och Mary Park, på 1960-talet ytterligare detaljer om M. pusilla .
Cellmorfologi och struktur
Micromonas är en grupp små encelliga päronformade mikroalger som inte har någon cellvägg . Precis som andra medlemmar i klassen har de en enda mitokondrie och en enda kloroplast , som täcker nästan hälften av cellen. De kan simma på grund av närvaron av en fjällfri flagell . Den axonemala strukturen av flagellumet för detta släkte är annorlunda genom att de perifera mikrotubulierna inte sträcker sig upp till avslutningen av det centrala paret av mikrotubuli , vilket möjliggör en synlig undersökning av det centrala parets rörelse. I Micromonas roterar det centrala paret ständigt i en moturs riktning, trots rörelsen av andra komponenter i flagellumet .
Medan cellstorleken, formen och platsen för införandet av flagellen i cellen är likartade bland stammar och genetiska klader, resulterar variationen i respektive hårpunktslängd i olika längder av flagellerna inom släktet .
Antibiotikum
Antibiotikakänsligheten bestämdes med användning av en enda stam av M. pusilla med syftet att producera axeniska kulturer för användning i studier och experiment. M.pusilla -stammen testades med en rad olika antibiotika för att fastställa de möjliga effekterna av det specifika antibiotikumet.
Resistens: bensylpenicillin , gentamicin , kanamycin , neomycin , streptomycin
Känslig: kloramfenikol , polymyxin B
För M. pusilla definieras känslighet mot ett antibiotikum sannolikt av försämring av tillväxten, snarare än en dödlig effekt, när den utsätts för bakteriedödande nivåer av det specifika antibiotikumet. Mottagligheten hos andra stammar av M. pusilla för denna uppsättning antibiotika bör vara densamma.
Genetik
Evolutionshistoria
Micromonas avvek tidigt från den härstamning som ledde till alla moderna landlevande växter. Enskilda arter har mycket likartade 18S ribosomala RNA- gensekvenser, en jämförelse som ofta används för att bestämma mikroskopisk artbildning, dock delas endast 90% av olika gener mellan alla Micromonas -arter. Denna närvaro eller frånvaro av kompletta gener, jämfört med endast små förändringar av sekvensen till specifika gener, antyder att Micromonas är resultatet av intensiv horisontell genöverföring .
Stamisolering
Det ursprungliga referensgenomet från Micromonas skapades från en stam , RCC299, som först isolerades 1998 från ett prov från Ekvatorialhavsområdet. Denna stam har odlats kontinuerligt i två decennier och är tillgänglig från Roscoff Culture Collection. 2005 isolerades en monoklonal kultur av stammen. Den axeniska stammen är tillgänglig från Center for Culture of Marine Phytoplankton, under namnet CCMP2709. För närvarande sekvenseras en separat fläck som isolerades från tempererade kustvatten.
Genomets struktur
Hela Micromonas sp. genomet sekvenserades först med hagelgevär 2014. Micromonas har cirka 19 Mb, men detta varierar något mellan arter och stam. Denna består av 17 kromosomer och innehåller 59% GC-innehåll. Baserat på [öppna läsramar] kodar genomet för cirka 10 000 proteiner och 70 funktionella RNA.
Cellulära mekanismer
Celltillväxt och delning
Micromonas reproducerar sig asexuellt genom fission . Det har observerats att M. pusilla visar variation i optiska egenskaper, till exempel cellstorlek och ljusspridning, under hela dagen. Det finns en ökning av dessa mätningar under perioden med ljus, följt av en minskning under perioden utan ljus. Detta sammanfaller med upptäckten att proteomiska profiler förändras över dielcykeln, med ett ökat uttryck av proteiner relaterade till cellproliferation , lipid- och cellmembranomstrukturering i mörker när celler börjar dela sig och blir mindre. Expressionsnivåerna för gener och proteiner kan dock fortfarande variera inom samma metaboliska väg . Det har också föreslagits att strukturen för 3' UTR kan spela en roll i det regulatoriska systemet.
Ljusskördssystem
Micromonas- arter delar fortfarande samma samling fotosyntetiska pigment som medlemmarna i klassen Mamiellophyceae , som inkluderar de vanliga pigmenten klorofyll a och klorofyll b , samt prasinoxantin (xantofyll K), den första algkarotenoiden som tilldelas en struktur som har en y-ändgrupp. Det har upptäckts att de flesta av dess xantofyller är i oxiderat tillstånd och uppvisar likheter med de som innehas av andra viktiga marina planktoner som kiselalger, gyllene och bruna alger och dinoflagellater . Dessutom finns det ett annat pigment som heter Chl cCS-170 som kan hittas i vissa stammar av Micromonas och Ostreococcus som lever i djupare delar av havet, vilket kan indikera en potentiell anpassning för organismer som lever under låg ljusintensitet.
De ljusskördande komplexen av Micromonas skiljer sig från andra grönalger när det gäller pigmentsammansättning och stabilitet under ogynnsamma förhållanden. Det har visat sig att dessa proteiner använder tre olika pigment för lätt skörd, och de är resistenta mot höga temperaturer och förekomst av rengöringsmedel.
Peptidoglykan biosyntes
Även om kloroplasterna , som föreslås härröra från cyanobakterier via endosymbios , från Micromonas inte har ett omgivande peptidoglykanlager , visar sig biosyntesvägen för peptidoglykan vara komplett i M. pusilla och partiell i M. commoda , med närvaro av endast vissa relevanta enzymer. Även om rollen för denna väg för Micromonas fortfarande är under utredning, visar denna observation en härstamning för olika arter av Micromonas tillsammans med glaukofytalger som fortfarande har sina kloroplaster täckta med peptidoglykan .
Ekologisk betydelse
Micromonas utgör en betydande mängd pikoplanktonisk biomassa och produktivitet i både oceaniska och kustnära regioner. Överflödet av Micromonas har ökat under det senaste decenniet. Bevis visar att dessa toppar i antal orsakas av klimatförändringar, som har känts mer drastiskt i Arktis. Under tidigare år trodde man att grönalgarter enbart var fotosyntetiska bara för att upptäcka att så inte var fallet. Micromonas , såväl som prasinofyterna, har antagit mixotrofiska livsstilar och har enorma effekter på prokaryota populationer inom Arktis. På grund av den stora konsumtionen av prokaryoter av Micromonas , tyder studier på att fotosyntetiska pikoeukaryoter snart kommer att dominera den primära produktiviteten och bakterien i de arktiska systemen. Laboratoriestudier har visat att arter inom ett enda släkte har ändrat sina mixotrofa strategier till sina distinkta miljöer. Dessa miljöer kan skilja sig åt genom ljusintensitet, näringstillgänglighet och bytesstorlek som alla har visat klädspecifika förändringar för att maximera effektiviteten.
Virusinfektion
Virus är viktiga i balansen i marina ekosystem genom att reglera sammansättningen av mikrobiella samhällen, men deras beteenden kan påverkas av flera faktorer, inklusive temperatur, infektionssätt och värdförhållanden. Det finns ett ökande antal Micromonas -infekterande virus som upptäcks och studeras.
Micromonas pusilla virus
Det finns för närvarande 45 virala stammar identifierade som samexisterar med M. pusilla -populationer. Virusinfektivitet är beroende av värdstammen, ljustillgänglighet och virusadsorption.
Genomsnittet av dödsfall per dag på grund av viruslys uppskattas till cirka 2 till 10 % av M. pusilla -populationen.
- Micromonas pusilla reovirus (MpRV): Den första isoleringen av ett reovirus som infekterar protist. Detta virus visar sig vara större än andra familjemedlemmar.
Micromonas polaris virus
Det är det första phycodnaviruset som isoleras från polarhavsvatten. Den kan infektera M. polaris , som är den polära ekotypen av Micromonas som har anpassat sig till vatten med låga temperaturer.
Bevis tyder på att temperaturökningen på grund av klimatförändringar kan förändra den klonala sammansättningen av både viruset och värden.
Metabolisk ingenjörskonst
Med den växande befolkningen i världen finns det en ökad efterfrågan på vilda fiskar och alger för deras källa till fleromättade fettsyror (PUFA), som krävs för tillväxt och utveckling, samt för att upprätthålla hälsan hos människor. Ny forskning undersöker en alternativ mekanism för produktion av PUFA genom att använda acyl-CoA Δ6-desaturas, ett enzym som finns i M. pusilla , med växter. M. pusilla -stammen av acyl-CoA Δ6-desaturas är mycket effektiv i syntesen av fleromättade fettsyror på grund av dess starka bindningspreferens för omega-3-substrat i landväxter.