Trichodesmium thiebautii

Trichodesmium thiebautii
Vetenskaplig klassificering
Domän:	Bakterie
Provins:	Cyanobakterier
Klass:	Cyanophyceae
Beställa:	Oscillatoriales
Familj:	Microcoleaceae
Släkte:	Trichodesmium
Arter:	T. thiebautii
Binomialt namn
	Trichodesmium thiebautii; MA Gomont , 1892

Trichodesmium thiebautii är en cyanobakterie som ofta finns i öppna hav i tropiska och subtropiska regioner och som är känd för att bidra till stora oceaniska ytblomningar . Denna mikrobiella art är en diazotrof , vilket betyder att den fixerar kvävgas (N ₂ ), men den gör det utan användning av heterocyster . T. thiebautii kan samtidigt utföra oxygenisk fotosyntes . T. thiebautii upptäcktes 1892 av MA Gomont . T. thiebautii är viktiga för näringsämnens kretslopp i marina livsmiljöer på grund av deras förmåga att fixera N ₂ , ett begränsande näringsämne i havets ekosystem.

Upptäckt

hittades cyanobakterie-släktet Trichodesmium först i prover som samlats in i marina vatten kring Egypten och Syrien och beskrevs utifrån morfologiska egenskaper. År 1892, ungefär sextio år efter den första upptäckten av släktet, beskrev Gomont två nya arter, T. thiebautii och T. hildebrandtii , baserat på specifika morfologiska egenskaper, särskilt trikomformen . T. thiebautii odlades för första gången i ett labb 1993, från vattenprover som samlats in i North Carolinas kustvatten, med hjälp av en steriliserad oligotrofisk havsvattenlösning med en tillsats av 25 mg liter ⁻¹ tricinbuffert och justerad till ett pH på 8,17.

Taxonomi

De mycket olika koloniala och cellulära morfologierna bland Trichodesmium -arter har orsakat mycket debatt om släktets fylogeni. Vid den första upptäckten av Ehrenberg 1830 placerades släktet Trichodesmium i familjen Oscillatoriaceae . På senare tid ledde en undersökning av flera nyckelmorfologiska egenskaper, inklusive kolonibildning associerad med mantelproduktion, celldifferentiering längs trikomet och fettsyrasammansättningen till placeringen av Trichodesmium thiebautii i familjen Phormidiaceae och ordningen Oscillatoriales . Många arter som ursprungligen placerades i familjen Phormidiaceae, inklusive Trichodesmium spp., flyttades taxonomiskt 2005 av två forskare, J. Komárek och K. Anagnostidis, till familjen Microcoleaceae , där de finns kvar idag.

Analys av 16s rRNA från Trichodesmium sp. stam NlBB 1067 indikerade att dess närmaste fylogenetiska granne är Oscillatoria PCC 7515 ^{[ död länk ]} med 94,9 % sekvenslikhet. Denna nära sekvenslikhet löste inte debatten om separation av Trichodesmium i ett separat släkte från Oscillatoria . En genetisk analys av nitrogenas nifH - gensekvenserna av Trichodesmium spp, inklusive T. thiebautii , avslöjade emellertid ett distinkt kluster inom cyanobakterieklädseln med mycket djupa grenar som indikerar en tidig evolutionär strålning. Capone et al. (1997) föreslog att det stora genetiska avståndet för nifH -genen mellan Trichodesmium spp. och andra arter av cyanobakterier _, N2 - fixering inklusive de i släktet Oscillatoria , kan bero på de strukturella kraven för aerob .

Karakterisering

Fysiska egenskaper

Medlemmar av familjen Microcoleaceae har ett distinkt radiellt arrangemang av sina tylakoider som skiljer dem från andra närbesläktade familjer av cyanobakterier. Trichodesmium thiebautii är vanligtvis sammansatt av några till hundratals celler i en koloni och har trikomer som verkar vridna ihop ungefär som ett rep med strålande ändar. Forskare som undersöker Trichodesmium spp. i ytvatten över hela världen observerades också de repliknande vridna trikomerna som nämns av Gomont, under svepelektronmikroskopet ( SEM ). I den ursprungliga beskrivningen av T. thiebautii sades varje cell vara dubbelt så lång som den var bred. Mer än 100 år senare kunde forskare odla T. thiebautii och såg olika kolonimorfologier allt från solitära celler till sfäriska och fusiformade (spindelformade) aggregat. T. thiebautiis mest distinkta fysiska cellulära strukturer är en serie gasvesiklar som finns i cellen som gör att den kan vara naturligt flytande och stanna kvar på havets yta. I labbkulturer T. thiebautii tillväxt på 0,23 delning per dag, och individuella celler är 4-6 μm med trikomer som sträcker sig i bredd från 8 till 10 μm.

Ämnesomsättning

Trichodesmium thiebautii är en samtidig diazotrof och autotrof . Dessa bakterier utför daglig cykling av sitt nitrogenasenzym . Nya molekyler av nitrogenas syntetiseras varje morgon, inaktiveras på eftermiddagen och bryts ned på natten, med en topp i enzymaktivitet vid middagstid. T. thiebautii kan också ta upp kombinerat kväve (dvs nitrat, nitrit, ammoniak, urea) och kommer att uppleva en minskning av nitrogenasaktiviteter när dessa andra kvävekällor är tillgängliga för den.

Ekologi

Trichodesmium -arter är allestädes närvarande i oligotrofa tropiska och subtropiska vattenmiljöer som är kända för djupt ljusinträngning, klart vatten och en stabil vattenpelare. En nyckelfunktion för släktet är närvaron av gasvesiklar, som gör att det kan stanna närmare ytan för fotosyntes. De är viktiga ekologiskt på grund av deras betydande bidrag av ny kvävetillförsel till planetens hav. Denna art kan bilda stora ytblomningar som uppstår när vindspänningarna är låga och Trichodesmium thiebautii kan ackumuleras ostört på vattenytan.

Genomik

Trichodesmium thiebautii har en genomstorlek på cirka 3,29 Mb med 3370 gener varav 3335 är proteinkodande. Den har en GC-halt på 35,35 %.

Betydelse

Trichodesmium -arter är kända för att skapa ytblomningar i vattenmiljöer under rätt förhållanden. T. thiebautii och T. erythraeum är ofta de viktigaste cyanobakterierna förknippade med produktionen av de stora blomningarna, även om andra Trichodesium- arter också kan hittas som bidrar till processen. Blomningarna kan orsaka en ökning av oorganiska och organiska näringsämnen som kan påverka ljuspenetration, vilket påverkar växtplanktonföljder och produktivitet. Trichodesmium är ett släkte av icke-heterocystösa cyanobakterier med en unik metabolism som tillåter dem att fixera N ₂ samtidigt som de genomgår syrehaltig fotosyntes. Det har uppskattats att Trichodesmium spp. är ansvariga för en betydande del, kanske så mycket som 25 %, av kvävets kretslopp i oceaniska ekosystem. Rollen för T. thiebautii, och andra medlemmar av dess släkte, i oceanisk kvävekretslopp är betydelsefull eftersom kväve är ett väsentligt element för livet. Kväve finns i mikrobiella cellstrukturer och används för nukleinsyra såväl som proteinsyntes. I akvatiska livsmiljöer är kväve ofta ett begränsande näringsämne med avseende på produktivitet och att fixera det från atmosfären är nödvändigt för att tillåta organismer att använda det för biosyntesen av molekyler som är nödvändiga för liv.