Войти
| Prochlorococcus | |
|---|---|
 | |
| SEM Prochlorococcus marinus (псевдоокрашенный ) | |
| Научная классификация | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Цианобактерии |
| Класс: | Cyanophyceae |
| Порядок: | Synechococcales |
| Семейство: | Prochloraceae |
| Род: | Prochlorococcus. Chisholm et al., 1992 |
| Виды: | P. marinus |
| Биномиальное название | |
| Prochlorococcus marinus . Chisholm et al., 1992 | |
Prochlorococcus род очень мелких (0,6 µm ) морских цианобактерий с необычной пигментацией (хлорофилл a2 и b2 ). Эти бактерии относятся к фотосинтезирующий пикопланктон и, вероятно, самый многочисленный фотосинтетический организм на Земле. Микробы Prochlorococcus являются одними из основных первичных продуцентов в океане, на которые приходится значительная часть фотосинтетической продукции кислорода. Анализ геномных последовательностей 12 штаммов Prochlorococcus показывают, что 1100 генов являются общими для всех штаммов, а средний размер генома составляет около 2000 генов. В отличие от этого, эукариотические водоросли имеют более 10 000 генов.
Хотя было несколько более ранних записей об очень маленьком хлорофилле -b-содержащие цианобактерии в океане, Prochlorococcus были обнаружены в 1986 году Салли В. (Пенни) Чизолм из Массачусетского технологического института, Робертом Дж. Олсоном из Океанографическое учреждение Вудс-Хоул и другие сотрудники в Саргассовом море с использованием проточной цитометрии. Чизхолм был удостоен Премии Крафорда в 2019 году за это открытие. Первая культура Prochlorococcus была выделена в Саргассовом море в 1988 году (штамм SS120), и вскоре другой штамм был получен из (штамма MED). Название Prochlorococcus произошло от того факта, что изначально предполагалось, что Prochlorococcus был связан с Prochloron и другими хлорофилл-b-содержащими бактериями, называемыми прохлорофитами, но теперь известно, что прохлорофиты образуют несколько отдельных филогенетических в подгруппе цианобактерий домена бактерии.
Единственный описанный вид этого рода - это Prochlorococcus marinus.
Морские цианобактерии на сегодняшний день являются самыми мелкими из известных фотосинтезирующих организмов; Прохлорококк самый маленький - всего от 0,5 до 0,7 микрометра в диаметре. Клетки кокковидной формы неподвижны и свободноживущие. Их небольшой размер и большое отношение площади поверхности к объему дает им преимущество в воде с низким содержанием питательных веществ. Тем не менее, предполагается, что Prochlorococcus очень мало нуждаются в питательных веществах. Более того, Prochlorococcus адаптировались к использованию сульфолипидов вместо фосфолипидов в своих мембранах, чтобы выжить в окружающей среде, лишенной фосфатов. Эта адаптация позволяет им избегать конкуренции с гетеротрофами, выживание которых зависит от фосфатов. Обычно прохлорококки делятся один раз в день в подповерхностном слое или в олиготрофных водах.
Прохлорококк широко распространен в эвфотической зоне тропических океанов мира. Возможно, это самый многочисленный род на Земле: один миллилитр поверхностной морской воды может содержать 100 000 клеток и более. Во всем мире средняя годовая численность составляет от (2,8 до 3,0) × 10 особей (для сравнения, это примерно количество атомов в тонне золота ). Прохлорококк распространен повсеместно между 40 ° с.ш. и 40 ° ю.ш. и доминирует в олиготрофных (бедных питательными веществами) регионах океанов. Прохлорококк в основном встречается в диапазоне температур 10-33 ° C, а некоторые штаммы могут расти на глубине при слабом освещении (<1% surface light). These strains are known as LL (Low Light) ecotypes, with strains that occupy shallower depths in the water column known as HL (High Light) ecotypes. LL type Prochlorococcus have a higher ratio of chlorophyll b to chlorophyll a, which aids in their ability to absorb blue light. Blue light is able to penetrate ocean waters deeper than the rest of the visible spectrum, and can reach depths of>200 м, в зависимости от мутности воды. Эта глубина проникновения синего света в сочетании со способностью Прохлорококка типа LL для использования его для фотосинтеза, позволяет популяциям LL-прохлорококка выживать на глубине до 200 м. Кроме того, прохлорококк более многочисленен в присутствии гетеротрофов, обладающих способностью к каталазе. Прохлорококк не имеет механизмов разрушения реактивного кислорода виды и полагаются на гетеротрофов для их защиты. Бактерия составляет примерно 13-48% мирового фотосинтетического производства кислорода и является частью основы океана пищевой цепи.
Prochlorococcus тесно связаны с Synechococcus, другой многочисленной фотосинтезирующей цианобактерией, которая содержит фикобилисомы светособирающих антенн. Однако Prochlorochoccus эволюционировал, чтобы использовать au Уникальный светособирающий комплекс, состоящий преимущественно из дивинильных производных хлорофилла a (Chl a2) и b (Chl b2) и лишенный моновинилхлорофиллов и фикобилисом. Prochlorococcus - единственный известный оксигенный фототроф дикого типа, который не содержит Chl a в качестве основного фотосинтетического пигмента, и является единственным известным прокариотом с α-каротином.
Prochlorococcus занимает две отдельные ниши, что приводит к номенклатуре группы низкой освещенности (LL) и высокой освещенности (HL), которые различаются по соотношению пигментов (LL имеет высокое соотношение хлорофилла b2: a2, а HL имеет низкое соотношение b2: a2), требованиям к освещению, использованию азота и фосфора, медь и чувствительность к вирусам. Эти «экотипы » можно дифференцировать на основе последовательности их гена рибосомной РНК. Штаммы, адаптированные к высокому освещению, обитают на глубине от 25 до 100 м, тогда как штаммы, адаптированные к слабому освещению, обитают в водах от 80 до 200 м.
Недавно геномы нескольких штаммов Prochlorococcus были последовательность. Было секвенировано двенадцать полных геномов, которые выявили физиологически и генетически отличные клоны Prochlorococcus marinus, которые на 97% похожи по гену 16S рРНК.
Экотип с высоким уровнем освещенности имеет самый маленький геном (1 657 990 пар оснований, 1716 генов) из любой известный оксигенный фототроф, но геном типа при слабом освещении намного больше (2410 873 пары оснований, 2275 генов).
Несмотря на то, что прохлорококк является одним из самых маленьких типов морского фитопланктона / бактерий в мировом океане, их значительное количество делает их ответственными за большую часть фотосинтеза и производства кислорода в океанах и в мире. Размер Prochlorococcus (например, от 0,5 до 0,7 микрометра в диаметре) и адаптация различных экотипов позволяют организму обильно расти в водах с низким содержанием питательных веществ, таких как воды тропиков и субтропиков (от 40 ° до 40 ° северной широты). S); однако их можно найти в более высоких широтах, вплоть до 60 ° северной широты, но в довольно минимальных концентрациях, а распространение бактерий в океанах предполагает, что более холодные воды могут быть для них смертельными. Этот широкий диапазон широты, а также способность бактерий выживать на глубинах от 100 до 150 метров, то есть на средней глубине слоя смешения поверхностного океана, позволяют им вырасти до огромных чисел, до 3 октиллионов особей во всем мире. Это огромное количество заставляет Prochlorococcus играть важную роль в глобальном углеродном цикле и производстве кислорода. Наряду с Synechococcus (другой вид цианобактерий, сосуществующий с прохлорококком), эти цианобактерии ответственны примерно за 50% фиксации углерода в морской среде, что делает их важным поглотителем углерода через биологический углеродный насос (т. Е. Перенос органического углерода от поверхности океана к глубине посредством нескольких биологических, физических и химических процессов). Обилие, распространение и все другие характеристики Prochlorococcus делают его ключевым организмом в олиготрофных водах, выступающим в качестве важного первичного продуцента пищевых сетей открытого океана.
