深层少养土壤中捕食性细菌Aridivitia的基因组缩减与代谢多样性研究

《Nature Communications》：Genome-reduced Aridivitia evolved predation to thrive in Earth’s oligotrophic depths

　　

摘要

深层土壤是地球上最大却最神秘的微生物栖息地之一，其中在极端少养条件下微生物的生存策略仍知之甚少。本文报道了Aridivitia群——一个全球分布的细菌谱系，该谱系在少养型土壤中富集，在美国和中国多个地点均可存活至22米深处。尽管基因组发生了缩减（平均大小约2.9 Mb），Aridivitia在利用多种碳源和能源方面表现出高度的代谢灵活性。细胞学、基因组学和宏转录组学证据表明，Aridivitia具有捕食性生活方式，包括小型细胞和基因组、宿主相关代谢，以及附着和攻击相关表面结构的活跃表达，如Tad菌毛和成孔毒素。祖先基因组重建揭示，Aridivitia起源于自由生活的混合营养菌，但在演化出捕食性生活方式的过程中丧失了固碳能力。综上所述，Aridivitia展现了将基因组缩减与功能多样性相调和的独特进化策略，拓展了我们对生命能量极限处微生物适应与进化的理解。