南京信帆生物：探索藍藻進化

藍藻細菌是普遍存在的環境細菌，由于藍藻細菌很早就從其他菌株中分支出來，因此很少有人知道它們的進化。近日，研究人員發現一種Melainabacteria與藍藻關系密切但卻不同，并編碼了許多同源蛋白，包括shengli節奏調節因子以及罕見的表面蛋白。

藍藻細菌是普遍存在的環境細菌，由于藍藻細菌很早就從其他菌株中分支出來，因此很少有人知道它們的進化。近日，研究人員發現一種Melainabacteria與藍藻關系密切但卻不同，并編碼了許多同源蛋白，包括shengli節奏調節因子以及罕見的表面蛋白。

藍藻細菌是在環境中*的細菌，它在地球化學事件中具有重要的作用，例如大氣早期的氧化，這是由于它具有生氧光合作用的能力。由于藍藻細菌很早就從其他菌株中分支出來，并且沒有其他有關的分類群被人們所發現，因此對它們的進化一直知之甚少。如今，Ley、Banfield和同事描述了一種候選的“兄弟姐妹”門，名為Melainabacteria，后者在地下水和人類消化道中都曾被發現。

盡管之前的研究曾發現16S 核糖體RNA(rRNA)基因與消化道樣本中的藍藻基因有關，但它表明這些序列起源于攝取的葉綠體，而非乃在的細菌。在zui近的研究中，從來自先前測序地下水含水層的宏基因組數據，以及從3個人類糞便樣本中新分離出的DNA序列中，作者尋找了與藍藻基因有關的序列，以及全新的序列。通過這些序列，利用一種迭代算法和手工篩選，他們組裝了全部或部分基因組。從糞便樣本中復原了7個基因組，從含水層中復原了1個(被稱為ACD20)。16S rRNA和核糖體蛋白系統發育表明，所有8個基因組都屬于一個新的候選門類，作者將其稱為Melainabacteria。

Melainabacteria與藍藻關系密切但卻不同，并編碼了許多同源蛋白，包括shengli節奏調節因子以及罕見的表面蛋白。然而，與藍藻不同，Melainabacteria含有鞭毛但卻缺乏光合作用基因，取而代之的是依靠厭氧發酵來生成能量。源自消化道的基因組比ACD20要小，這暗示了一種適應的基因組縮小，但它們編碼了維生素生物合成路徑，這可能對宿主有益。與消化道Melainabacteria形成對比的是，ACD20包含有一整套固氮作用(nif)基因。有趣的是，Melainabacteria固氮酶還原酶(nifH)與藍藻的nifH并不相同，這意味著Melainabacteria和藍藻分別獨立進化出固氮的能力。