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Le groupe neuf de Chlamydiae ont des gènes hydrogène hydrogène qui les aident à survivre sans oxygène

Une équipe de recherche internationale a découvert un groupe neuf de Chlamydiae - Anoxychlamydiales - vivant sous le fond océanique sans oxygène. Ces Chlamydiae ont des gènes qui leur permettent de survivre sans oxygène tout en effectuant le gaz d'hydrogène.

Les chercheurs ont constaté que nos ancêtres unicellulaires « ont recueilli » ces gènes hydrogène hydrogène d'ancien Chlamydiae jusqu'au two-billion il y a des années - un événement qui était critique pour l'évolution de toute la durée complexe vivante aujourd'hui. Les résultats sont publiés dans des avances de la Science.

La durée sur terre peut être classifiée dans deux catégories principales : eucaryotes (par exemple, plantes, animaux, champignons, amibe) et prokaryotes (par exemple, bactéries et archéobactéries). Par rapport aux cellules procaryotiques relativement simples, les cellules eucaryotes ont l'organisme cellulaire complexe. Combien de complexité cellulaire a évolué a déconcerté des scientifiques pendant des décennies.

L'hypothèse actuelle pour l'évolution des eucaryotes concerne la fusion, ou la symbiose, de deux prokaryotes - un archaeon et une bactérie - presque two-billion il y a des années, dans les environnements de peu d'oxygène. Les scientifiques supposent que ces microbes ont coopéré les uns avec les autres à survivre sans oxygène en mélangeant des éléments nutritifs. Tandis que nous ne savons pas ce que ces étaient l'élément nutritif, beaucoup de scientifiques pensent que l'hydrogène pourrait être la réponse.

Pour trouver une réponse à ce mystère an de two-billion, les scientifiques regardent des génomes des prokaryotes et des eucaryotes modernes pour trouver des gènes pour vivre sans métabolisme de l'oxygène et d'éléments nutritifs avec de l'hydrogène. Tout comme des fossiles, les génomes retiennent des indices sur l'histoire évolutionnaire de leurs ancêtres. En nos cellules, nous avons une usine spécialisée appelée la mitochondrie - ou centrale électrique de la cellule - cette nous aide à effectuer consommateur d'énergie l'oxygène que nous respirons et le sucre nous mangeons.

Cependant, quelques mitochondries peuvent effectuer l'énergie sans oxygène en produisant le gaz d'hydrogène. Puisque l'hydrogène a été proposé pour avoir été un nutritif important pour l'origine des eucaryotes, les scientifiques pensent que la production d'hydrogène était présente dans un des deux-milliard-année-vieux associés : l'archaeon ou la bactérie. Cependant, il n'y a aucune preuve pour ceci avec les caractéristiques actuelles.

Dans un article publié dans des avances de la Science, une équipe des chercheurs internationaux a découvert une source inattendue de ces gènes au bas de l'océan de l'Anoxychlamydiales, un groupe neuf découvert de Chlamydiae. Anoxychlamydiales sous tension sans oxygène et ont des gènes pour produire l'hydrogène - un trait qui a été jamais avant recensé dans Chlamydiae.

Les chercheurs étaient étonnés de constater que les gènes chlamydiaux pour la production d'hydrogène ont attentivement ressemblé à ceux trouvés dans les eucaryotes. Ceci propose fortement que les chlamydiae antiques aient contribué ces gènes pendant l'évolution des eucaryotes.

« Dans notre étude nous avons recensé la première preuve pour la façon dont les eucaryotes ont obtenu les gènes pour effectuer l'hydrogène et il était d'une source complet inattendue ! » dit l'escalier de Courtney l'auteur, chercheur de Co-fil post-doctoral à l'université d'Upsal en Suède. Le co-fil semblable l'auteur Jennah Dharamshi, stagiaire de PhD d'université d'Upsal, ajoute : « Nous avons trouvé la preuve neuve que le génome eucaryote a une histoire évolutionnaire de mosaïque, et est venu non seulement des archéobactéries et de la mitochondrie, mais également de Chlamydiae ».

La « compréhension où le métabolisme d'hydrogène est venu de dans des eucaryotes est importante pour le gain de l'analyse dans la façon dont nos vieux ancêtres deux milliard an évolués, » indique l'auteur Thijs supérieur Ettema, professeur à l'université de Wageningen et recherche aux Pays-Bas, et le Coordinateur de l'équipe de recherche internationale.

« Pendant des années, j'ai pensé que si nous découvrions jamais d'où le métabolisme eucaryotique d'hydrogène est venu, nous aurions une illustration plus claire de la façon dont les eucaryotes ont évolué - cependant, découvrir que ces gènes pourraient être venus de Chlamydiae a soulevé bien plus de questions », escalier de Courtney ajoute.

Comment les eucaryotes ont-ils obtenu une prise de ces gènes ?

« Nous savons que les micros-organismes partagent par habitude des gènes les uns avec les autres dans « un transfert de gène appelé de processus ». Nous pouvons trouver que ces événements de transfert en établissant les arbres généalogiques de chaque gène et en recherchant des configurations dans leur évolution » explique l'escalier de Courtney. Aujourd'hui, les parents les plus proches de l'archaeon qui a participé à la symbiose initiale sont des archéobactéries d'Asgard. Ces archéobactéries sont également trouvées au bas de l'océan où Anoxychlamydiales demeurent.

Les « archéobactéries et l'Anoxychlamydiales sont les deux d'Asgard vie trouvée sous le fond océanique où il n'y a aucun oxygène » Thijs Ettema explique, « leur cohabitation pourrait avoir tenu compte pour que les gènes soient transférés entre les ancêtres de ces microbes ».

La conclusion des chlamydiae qui peuvent vivre sans oxygène a des implications importantes en soi. Ces bactéries sont type connues comme agents pathogènes des êtres humains et d'autres animaux, quoiqu'elles puissent également infecter les eucaryotes unicellulaires tels que l'amibe. Tous les chlamydiae connus jusqu'à présent vivent à l'intérieur des cellules eucaryotes.

Trouvant les chlamydiae qui pourraient pouvoir vivre sans oxygène, produire l'hydrogène, et sous tension en dehors des défis d'un eucaryote nos conceptions précédemment retenues. nos découvertes proposent que les chlamydiae puissent être les membres importants de l'écosystème sur le fond océanique et que peut-être tous les chlamydiae ne sont pas ce mauvais après tout. »

Jennah Dharamshi, stagiaire de PhD, auteur de Co-Fil d'étude, université d'Upsal

Source:
Journal reference:

Stairs, C. W., et al. (2020) Chlamydial contribution to anaerobic metabolism during eukaryotic evolution. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.abb7258.