埃塞俄比亚凯瑟琳火山湖阿萨加德古菌微生物席的宏基因组研究揭示其在模拟早期地球条件下与硫酸盐还原菌的互营关系

《npj Biofilms and Microbiomes》：Redox distribution of Asgard archaea and co-occurring taxa in microbial mats from an early Proterozoic ecosystem analog

　　

摘要

越来越多的证据表明，真核生物起源于阿萨加德古菌、线粒体的祖先α-变形菌以及可能其他细菌贡献的共生。真核生物的发生很可能发生在约 20 亿年前的氧化还原过渡环境中，例如微生物席或浅层沉积物，当时的大气含氧量远低于今天。我们研究了埃塞俄比亚阿法尔地区凯瑟琳火山湖中富集阿萨加德古菌的微生物席，该湖低氧且富含硫化物，模拟了早期元古宙的条件。通过对原位及中宇宙维持的微生物席中氧化还原分层层的 16S rRNA 基因宏条形码测序、宏基因组学以及宏基因组组装基因组分析，发现阿萨加德古菌在硫酸盐还原区繁盛，主要与脱硫杆菌门 - 黏细菌门等其他类群共存。洛基古菌和索尔古菌偏好无氧层。在海姆达尔古菌中，海姆达尔古菌目在上层富集，与耐氧氢化酶和硫酸盐还原基因相关；而霍达古菌目则位于无氧层，与甲烷生成相关。尽管活性氧物种防御机制普遍存在，但阿萨加德古菌缺乏有氧呼吸能力。这些结果支持了阿萨加德古菌在类似早期地球条件下主要与硫酸盐还原菌进行互营相互作用的假说。