Войти
| Haloferax volcanii | |
|---|---|
 | |
| Haloferax volcanii, выращенные в лабораторных условиях и полученные с помощью фазово-контрастного микроскопа | |
| Научная классификация | |
| Домен: | Археи |
| Царство: | Euryarchaeota |
| Тип: | Euryarchaeota |
| Класс: | Галобактерии |
| Порядок: | Halobacteriales |
| Семейство: | Halobacteriaceae |
| Род: | Haloferax |
| Виды: | H. volcanii |
| Биномиальное название | |
| Haloferax volcanii . (Mullakhanbhai and Larsen, 1975) Torreblanca et al., 1986 | |
Haloferax volcanii - вид организмов рода Haloferax в архей.
Микробиолог Бенджамин Элазари Вулкани впервые обнаружил Haloferax volcanii, самоназванного экстремофила, в 1930-х годах. H. volcanii - это галофильный мезофильный археон, который может быть изолирован от гиперсоленой среды, такой как Мертвое море, Большое Соленое озеро и океанические среды с высоким содержанием хлорида натрия. Haloferax volcanii примечателен тем, что его можно культивировать без особого труда, что редко для экстремофила. H. volcanii является хемоорганотрофом, метаболизируя сахара как источник углерода. Он в первую очередь аэробный, но способен к анаэробному дыханию в бескислородных условиях. Недавно изолят этого вида был изучен исследователями Калифорнийского университета в Беркли в рамках проекта по выживанию галоархей на Марсе.
Геном H. volcanii состоит из большой (4 Mb ) многокопийной хромосомы и нескольких мегаплазмид. Полный геном, DS2, H. volcanii состоит из примерно 4130 генов.
Геном был полностью секвенирован, и в 2010 году была опубликована статья, в которой он обсуждается. Молекулярная биология H. volcanii была тщательно изучена для последнее десятилетие, чтобы узнать больше о репликации ДНК, репарации ДНК и синтезе РНК. Белки архей, используемые в этих процессах, чрезвычайно похожи на белки эукариот и поэтому изучаются в первую очередь как модельная система для этих организмов. H. volcanii подвергается обильному горизонтальному переносу генов посредством механизма «спаривания» - слияния клеток.
Размножение H. volcanii происходит бесполым путем путем бинарного деления. Эта практика аналогична практике других архей и, действительно, бактерий.
H. Клетки volcanii не имеют клеточной стенки и, как и многие археи, поэтому используют свой внешний S-слой для структуры. Отдельные археи H. volcanii могут иметь диаметр от 1 до 3 микрометров. Их обычно можно узнать по их «четкой в форме тарелки», но они несколько плейоморфны, поэтому их можно увидеть в других формах, включая кокковидные.
Haloferax volcanii, выращенный в лабораторных условиях и полученный с помощью фазово-контрастного микроскопа. Клетки помещали на подушечку из агара. Мембраны этого организма состоят из типичных мембранных липидов, связанных эфиром, которые встречаются только у архей, и также содержат высокий уровень каротиноидов, включая ликопин, что придает им характерный красный цвет.
H. volcanii используют соль в методе для поддержания осмостаза, а не типичный метод совместимых растворенных веществ, наблюдаемый у бактерий. Этот метод включает в себя поддержание высокого уровня ионов калия в клетке, чтобы уравновесить ионы натрия снаружи. По этой причине H. volcanii имеет сложную систему ионной регуляции и является хемоавтотрофом.
H. volcanii оптимально растет при 42 ° C в 1,5-2,5 М NaCl и сложной питательной среде. Он все еще будет расти при 37 ° C, но по-прежнему требует концентрированного NaCl и сложной среды.
Благодаря соли в методе цитоплазматические белки структурируются так, чтобы складываться в присутствии высоких концентраций ионов. Как таковые, они обычно имеют большое количество заряженных остатков на внешней части белка и очень гидрофобные остатки, образующие ядро. Эта структура значительно увеличивает их стабильность в физиологическом растворе и даже в высокотемпературных средах, но имеет некоторую потерю процессивности по сравнению с бактериальными гомологами.
H. volcanii дышат как единственный источник АТФ, в отличие от некоторых других halobateriacae, таких как Halobacterium salinarum, они неспособны к фотофосфорилированию, поскольку им не хватает необходимого бактериородопсина.
Изоляты H. volcanii обычно встречаются в водной среде с высокой соленостью, такой как Мертвое море. Их точная роль в экосистеме неизвестна, но углеводы, содержащиеся в этих организмах, потенциально служат многим практическим целям. Благодаря своей способности поддерживать гомеостаз, несмотря на наличие соли вокруг них, H. volcanii может сыграть важную роль в развитии биотехнологии. Поскольку вполне вероятно, что H. volcanii и аналогичные виды относятся к числу самых ранних живых организмов, они также предоставляют информацию, относящуюся к генетике и эволюции.
Мертвое море содержит очень высокую концентрацию солей натрия, магния и кальция. Такое сочетание делает море идеальной средой для экстремофилов, таких как H.volcanii. Мертвое море имеет разнообразное сообщество микроорганизмов, хотя полевые испытания, проведенные Капланом и Фридманом, показали, что H.volcanii имел самое большое численное присутствие в сообществе. Обычно летом можно встретить большее количество галофилов, так как Мертвое море намного теплее, в среднем около 37 градусов по Цельсию, и, таким образом, больше способствует бактериальному цветению. К сожалению, Мертвое море становится менее гостеприимным для экстремофилов, таких как H. volcanii, из-за увеличения солености, что объясняется как природными факторами, так и деятельностью человека. Поскольку это преобладающая среда обитания Haloferax volcanii, изменение солености подвергает этот вид опасности.
У прокариот геном ДНК организован в динамическую структуру, нуклеоид, который встроен в цитоплазму. Воздействие на Haloferax volcanii стрессов, повреждающих ДНК, вызывает уплотнение и реорганизацию нуклеоида. Уплотнение зависит от белкового комплекса Mre11-Rad50, который используется в гомологичной рекомбинационной репарации двухцепочечных разрывов ДНК. Delmas et al. предположили, что уплотнение нуклеоидов является частью реакции на повреждение ДНК, которая ускоряет восстановление клеток, помогая репаративным белкам ДНК определять местонахождение мишеней и облегчая поиск интактных последовательностей ДНК во время гомологичной рекомбинации.
H. Клетки volcanii могут подвергаться парному процессу генетического обмена, который включает слияние клеток, в результате чего образуется гетеродиплоидная клетка (содержащая две разные хромосомы в одной клетке). Клетки родственного вида, Haloferax mediterranei, аналогичным образом могут подвергаться генетическому обмену друг с другом. H. volcanii имеет среднюю идентичность нуклеотидной последовательности с H. mediterranei, составляющую 86,6%. С меньшей частотой клетки этих двух видов могут также взаимодействовать, чтобы подвергнуться генетическому обмену. Во время этого процесса образуется диплоидная клетка, которая содержит полный генетический репертуар обеих родительских клеток, и облегчается генетическая рекомбинация. Впоследствии клетки разделяются, давая начало рекомбинантным клеткам.
Условия, в которых выживает Haloferax volcanii, высокая соленость и высокая радиация, очень похожи на условия на поверхности Марса. Следовательно, этот организм в настоящее время используется для проверки выживаемости земных экстремофилов на Марсе. Достижения в этой области могут привести к большему пониманию возможности и временной шкалы внеземной жизни.
