Gammaproteobacteria — это класс из бактерий . К этому классу принадлежат несколько важных с медицинской, экологической и научной точек зрения групп бактерий.

Как и все Proteobacteria, Gammaproteobacteria грамотрицательные .

Что такое Гаммапротеобактерия?

Описание

Gammaproteobacteria принадлежит к типу Proteobacteria и включает около 250 родов, что делает его наиболее родовым таксоном прокариот. К этому классу принадлежат несколько важных с медицинской, экологической и научной точек зрения групп бактерий. Он состоит из всех грамотрицательных микробов и является наиболее филогенетически и физиологически разнообразным классом протеобактерий.

Происхождение

Слово Gammaproteobacteria происходит от трех греческих слов: греческой буквы «гамма» (γ), означающей «изменчивый», слова proteakos (πρωτεϊκός) «маленькая палочка» и βακτήριον, что означает «бактерия», то есть «изменчивая маленькая палочка». бактерия ». Имя относится к Протею, греческому морскому богу, который мог менять свой облик.

Обитание

Эти микроорганизмы могут жить в нескольких наземных и морских средах, в которых они играют различные важные роли, включая экстремальные условия, такие как гидротермальные источники.

Строение

Обычно они имеют разные формы, такие как стержни, изогнутые стержни, кокки, спириллы и волокна, и включают свободноживущие бактерии, образующие биопленки, комменсалы и симбионты, некоторые также обладают отличительной чертой биолюминесценции.

Виды

Метаболизм, обнаруживаемый у разных родов, очень отличается; существуют как аэробные, так и анаэробные (облигатные или факультативные) виды, хемолитоавтотрофы , хемоорганотрофы , фотоавтотрофы и гетеротрофы .

Филогения

В настоящее время существует множество различных классификаций, основанных на разных подходах, таких как NCBI ( Национальный центр биотехнологической информации ), основанный на геноме, LPSN ( Список прокариотических названий, стоящих в номенклатуре ), база данных ARB-Silva на основе рибосомной РНК или мультибелковый подход. До сих пор очень сложно определить филогению этого класса бактерий.

Здесь сообщается о кладе, основанной на наборе из 356 семейств белков для класса Gammaproteobacteria.

Ряд бактерий был описан как члены Gammaproteobacteria, но им еще не был присвоен отряд или семейство. Они включают бактерии из родов Alkalimarinus , Alkalimonas , Arenicella , Gallaecimonas , Ignatzschineria , Litorivivens , Marinicella , Methylohalomonas , Methylonatrum , Plasticicumulans , Pseudohongiella , Sedimenticola , Thiohalobacter , Thiohalomonas , Thiohalorhabdus , Thiolapillus и Wohlfahrtiimonas .

Значение и приложения

Гаммапротеобактерии, особенно отряды Alteromonadales и Vibrionales , играют важную роль в морских и прибрежных экосистемах, поскольку они являются основными группами, участвующими в круговороте питательных веществ, и, несмотря на свою известность как патогены, они находят применение в огромном количестве областей, таких как биоремедиация и биосинтез.

Гаммапротеобактерии можно использовать в качестве элемента микробного топливного элемента (MFC), который применяет их способность диссимилировать различные металлы. Производимая энергия может быть собрана как одна из самых экологически чистых и устойчивых систем производства энергии. Они также используются в качестве биологических фильтров метана.

Фототрофные пурпурные серные бактерии используются в процессах очистки сточных вод, и способность некоторых Gammaproteobacteria (например, рода Alcanivorax ) к биологическому восстановлению нефти становится все более важной для разложения сырой нефти после разливов нефти. Некоторые виды из семейства Chromatiaceae примечательны тем, что могут участвовать в производстве витамина B12 . Еще одно применение некоторых Gammaproteobacteria — это их способность синтезировать поли-b-гидроксиалканоат (PHA), который представляет собой полимер, который используется в производстве биоразлагаемых пластиков .

Также многие виды Gammaproteobacteria способны генерировать вторичные метаболиты с антибактериальными свойствами.

Метаболизм

В классе Gammaproteobacteria существует большое разнообразие метаболизма.

Некоторые группы являются окислителями нитритов и окислителями аммиака, как члены Nitrosococcus, за исключением Nitrosococcus mobilis, и они также являются облигатными галофильными бактериями .

Среди Gammaproteobacteria есть хемоавтотрофные окисляющие серу группы, такие как Thiotrichales , которые встречаются в виде микробных нитчатых сообществ биопленок в мелководном газовом канале Tor Caldara в Тирренском море. Более того, благодаря анализу гена 16S рРНК были обнаружены различные окислители сульфидов в классе Gammaporteobacteria, и наиболее важными из них являются Beggiatoa , Thioploca и Thiomargarita ; кроме того, большое количество сероводорода продуцируется сульфатредуцирующими бактериями в богатых органикой прибрежных отложениях.

Морские гаммапротеобактерии также включают аэробные аноксигенные фототрофные бактерии (AAP), которые используют бактериохлорофилл для поддержки цепи переноса электронов. Считается, что они являются важным сообществом в океанах, а также широко распространены повсюду.

Другой тип метаболизма, осуществляемый Gammaproteobacteria, — это окисление метана, осуществляемое по порядку Methylococcales . Они метаболизируют метан как единственный источник энергии и очень важны в глобальном углеродном цикле . Их можно найти в любом месте, где есть источники метана, такие как запасы газа , почвы, сточные воды.

Пурпурные серные бактерии являются аноксигенными фототрофными окислителями железа и являются частью рода Acidithiobacillus, но есть также два штамма Thiodictyon (порядок Chromatiales) — штамм L7 и штамм F4 — и несколько видов в пределах рода Thermomonas (порядок Lysobacter), которые несут из того же метаболизма.

В этом классе есть многочисленные роды облигатных и универсальных углеводородокластических бактерий . Облигатные углеводородокластические бактерии (OHCB) обладают способностью использовать углеводороды почти исключительно в качестве источника углерода, и до сих пор они были обнаружены только в морской среде. Роды, осуществляющие этот метаболизм, — это Alcanivorax , Oleiphilus, Oleispira , Thalassolitus , Cycloclasticus и Neptunomonas . Впоследствии, дополнительные виды , такие как Polycyclovorans , Algiphilus от порядка Xanthomonadales и Porticoccus hydrocarbonoclasticus из Cellvibrionales порядка , которые были выделены из фитопланктона. Группы аэробных «универсалом» углеводородные деструкторы могут использовать углеводороды и неуглеводородные субстраты в качестве источника углерода и энергии и являются членами в пределах родов Acinetobacter , Colwellia , Glaciecola , Halomonas , Marinobacter , Marinomonas , Methylomonas , Pseudoalteromonas , Pseudomonas , Rhodanobacter , Shewanella , Stenotrophomonas , и вибрион .

Наиболее частый путь синтеза глюкозы среди членов Gammaporteobacteria — это цикл Кальвина – Бенсона – Бассама (CBB), но меньшая часть видов этого класса может использовать цикл rTCA . Thioflavicoccus mobilis ( свободноживущие гаммапротеобактерии) и Candidatus Endoriftia persephone (симбионт гигантского трубчатого червя Riftia pachyptila ) представляют возможность использования цикла rTCA в дополнение к циклу CBB . Было показано, что некоторые виды Gammaproteobacteria могут одновременно экспрессировать два разных пути связывания углерода.

Симбиоз

Симбиоз — это тесное и долгосрочное биологическое взаимодействие между двумя разными биологическими организмами. Большое количество гаммапротеобактерий способны объединяться в тесный эндосимбиоз с различными видами. Доказательства этого можно найти в самых разных экологических нишах: на земле под землей или глубоко на дне океана. Сообщалось, что на суше виды гаммапротеобактерий были изолированы от Robinia pseudoacacia и других растений, в то время как в глубоком море гаммапротеобактерии, окисляющие серу, были обнаружены в дымоходе гидротермального источника; вступая в симбиотические отношения в глубоководных районах моря, хемолитотрофные микробы, окисляющие серу, получают дополнительные органические углеводороды в гидротермальных экосистемах.

Некоторые гаммапротеобактерии симбиотичны с животными, спускающимися в геотермический океан. Кроме того, Gammaproteobacteria могут иметь сложные взаимоотношения с другими видами, обитающими вокруг термальных источников, например, с креветками Rimicaris exoculata, обитающими в гидротермальных жерлах Срединно-Атлантического хребта.

Что касается эндосимбионтов, у большинства из них отсутствуют многие семейные характеристики из-за значительного сокращения генома.

Патогены

Гаммапротеобактерии включают несколько важных с медицинской и научной точки зрения групп бактерий, таких как Enterobacteriaceae , Vibrionaceae и Pseudomonadaceae . К этому классу относится ряд важных патогенов человека, например Salmonella spp. ( Энтерит и тиф ), чумная палочка (чума), холерный вибрион (холера), синегнойная палочка (инфекции легких у госпитализированных или кистозный фиброз больные) и кишечная палочка (пищевое отравление).

Существует также возбудитель болезней растений , такие как Xanthomonas axonopodis ру . citri ( язвы цитрусовых ), Pseudomonas syringae pv. actinidiae ( вспышка Psa киви ) и Xylella fastidiosa . Также в морской среде мы можем обнаружить патогены, принадлежащие к классу Gammaproteobacteria, такие как несколько видов рода Vibrio, которые могут инфицировать различные морские организмы, такие как рыбы, креветки, кораллы или устрицы, а также виды сальмонелл, которые также могут инфицировать серых тюленей. ( Halichoerus grypus ).

Ниже приводится описание некоторых из самых известных патогенов человека, принадлежащих к классу Gammaproteobacteria.

• E. coli — наиболее известный микроорганизм, у него могут быть патогенные и непатогенные штаммы, и он чаще всего вызывает болезни человека. Например, среди всех патогенов, принадлежащих к роду Escherichia, штамм E. coli O157: H7 передается людям при употреблении загрязненной воды, говядины или овощей, которые не были должным образом продезинфицированы, и вызывает геморрагический энтерит.
• В роду Salmonella мы можем найти два наиболее важных патогена: Salmonella typhi и Salmonella paratyphi . Мы можем обнаружить сальмонеллу у самых разных животных, включая рептилий, и она может вызывать брюшной тиф, который представляет собой тяжелый гастроэнтерит, обычно сопровождающийся высокой температурой.
• Наиболее известными патогенами рода Yersinia являются Yersinia pestis, которые в прошлом вызвали три крупные пандемии чумы: Юстиниановую чуму, Черную смерть и современную чуму. Это заболевание может передаваться инфицированными блохами, при прямом контакте с инфицированными материалами или при вдыхании и может быть очень тяжелым для людей. У нас в основном 3 формы: бубонная чума, септическая чума и легочная чума.
• В семействе Pseudomonadaceae есть род Pseudomonas, который может расти в виде биопленок и содержит выделенный экзополисахарид, который может препятствовать дезинфекции колонизированных поверхностей. Наиболее распространенным микробом, принадлежащим к роду Pseudomonas, является Pseudomonas aeruginosa , который может вызывать серьезные инфекции, включая злокачественный внешний отит, эндофтальмит, эндокардит, менингит, пневмонию и сепсис.
• В отряде Vibrionales и в семействе Vibrionaceae есть род Vibrio. Многие виды рода Vibrio являются патогенами не только для человека, но также для рыб и ракообразных. Самая известная болезнь этого рода — холера , вызываемая видом Vibrio cholerae . Холера — это болезнь, передающаяся через воду, и она особенно связана с бедностью и плохими санитарными условиями.

Читайте далее: