Haloferax volcanii
A Haloferax volcanii a Halobacteriaceae családba tartozó archea faj. Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű, sejtmag nélküli prokarióta szervezetek.

Leírása
Halofil faj, mezofil, magas sótartalmú környezetekben izolálták, leggyakrabban a Holt-tengerből, a Nagy Sóstóból, és óceáni környezetekből magas nátrium-klorid koncentrációval. Kemoorganotróf, metabolizál cukrokat szénforrásként. Elsődlegesen aerob, de képes anaerob légzésre anoxikus körülmények között. Tanulmányozták egy projekt részeként, ami a haloarchaeák túlélését vizsgálta a Marson.

Sejtszerkezet és anyagcsere
Aszexuálisan, bináris hasadással szaporodik. Ez a gyakorlat hasonló más archeákéhoz. Nincs sejtfala. Egy H. volcanii sejt 1-3 mikrométer között képes változtatni az átmérőjét. Némileg pleomorf, több alakja is van, például gömbölyű. A membránjai tipikus étertartalmú membránlipidekből készülnek, ami kizárólag az archeák között található meg, a membránja továbbá tartalmaz magas szinten karotinoidokat, például likopint, ami jellegzetes piros színt ad neki. Hogy fenntartsa az ozmosztázist, magas szinten tartja a káliumionokat a sejtben, hogy egyensúlyban legyen a sejten kívüli nátriumionokkal. Emiatt egy komplex ion szabályozó rendszere van, és kemoautotróf. Légzése az egyetlen ATP-forrása, a Halobacteriacae család számos más tagjával, például a Halobacterium salinarummal ellentétben képtelen a fotofoszforilációra, mivel nincs bakterioruberinje.

Genom szerkezete
A genomja egy nagy multikópiás kromoszómából (4 Mb), és számos megaplazmidból áll. A genomot teljesen szekvenálták, és 2010-ben publikálták. A molekuláris biológiában behatóan tanulmányozták, hogy többet tudjanak meg a DNS-replikációról, DNS-javításról és az RNS-szintézisről. Az ezekben a folyamatokban használt archeális fehérjék nagyban hasonlítanak az eukarióta fehérjékhez, és így elsősorban modellrendszerként tanulmányozták ezeket az organizmusokat. A H. volcanii horizontális géntranszfert alkalmaz a "párosodási"-sejtfúzió során.

Holt-tenger
A Holt-tenger nagyon magas koncentrációban tartalmaz nátrium-, magnézium-, és kalciumsókat. Ez a kombináció teszi a tengert ideális környezetté az extremofileknek, mint a H.volcanii. A Holt-tenger egy változatos mikroorganizmus közösségnek nyújt élőhelyet, bár a helyszíni tesztek szerint a H.volcaniinek volt a legnagyobb számbeli jelenléte a közösségen belül. Jellemzően nyáron fordulnak elő magasabb számban halofilek, amikor a Holt-tenger sokkal melegebb, átlagosan 37 °C körüli, és így jobban elősegíti a bakteriális virágzást. Sajnos a Holt-tenger egyre kevésbé ideális élőhelye a H. volcaniinak és a hozzá hasonló extremofileknek, köszönhetően az egyre nagyobb sótartalomnak, amit természeti tényezők, illetve az emberi tevékenység okoz.

Rekombináció
A Haloferax mediterranei sejtjei és a rokon faj Haloferax volcanii sejtjei képesek genetikai cserére két azonos fajba tartozó sejt között, mely során sejtfúzió jön létre, heterodiploid sejtet eredményezve (amely két különböző kromoszómát tartalmaz). Bár ez a genetikai csere általában két azonos fajba tartozó sejt között fordul elő, de előfordulhat alacsonyabb gyakorisággal egy H. mediterranei és egy H. volcanii sejt között is. A cserefolyamat alatt egy diploid sejt keletkezik, ami tartalmazza mindkét szülői sejt teljes genetikai anyagát, és a genetikai rekombinációt megkönnyíti. A két faj átlagos nukleotidszekvenciája 86,6%-ban azonos.

DNS károsodás és javítás
A prokariótákban a DNS genom egy dinamikus szerkezetben szerveződik, a nukleoid be van ágyazva a citoplazmába. Stressznek való kitettség károsítja a DNS-t, ami a nukleoid tömörödését és átszerveződését okozza. A tömörödés függ a Mre11-Rad50 fehérjekomplextől. Egy javaslat szerint a nukleoid tömörödés része a DNS-károsodásra adott reakciónak, hogy gyorsítja a sejt regenerálódását azzal, hogy segíti a DNS-javító fehérjéket a célok helyének megállapításában, és megkönnyíti az intakt DNS-szekvenciák kutatását homológ rekombináció alatt.

Asztrobiológia
A körülmények, ahol képes túlélni (magas sótartalom és nagy sugárzás) nagyon hasonlóak a Mars felszínén talált körülményekre. Következésképpen jelenleg is használják tesztelésre, hogy megismerjék a földi extremofilek túlélési képességeit a Marson. A haladás ezen a területen a földönkívüli élet lehetőségének és idővonalának nagyobb megértéséhez vezethet.

Törzsfejlődés

Ökológia
Általában magas sótartalmú vízi környezetben találták meg, például a Holt-tengerben. Pontos szerepe az ökoszisztémában bizonytalan, de szénhidrátokat tartalmaz belül ami, potenciálisan számos gyakorlati haszonnal szolgál. A biotechnológiai fejlődésben is fontos szerepe lehet. Valószínű hogy a Haloferax volcanii és a hasonló fajok a legkorábbi élő szervezetek közé sorolhatóak be, ezért információt nyújthatnak a kapcsolatos genetikáról és evolúcióról.

Jegyzetek

Fordítás

További információk

Tudományos könyvek

Tudományos adatbázisok

Archeák
A Haloferax volcanii a Halobacteriaceae családba tartozó archea faj. Az archeák – ősbaktériumok – egysejtű , sejtmag nélküli prokarióta szervezetek . Leírása Halofil faj , mezofil , magas sótartalmú környezetekben izolálták , leggyakrabban a Holt-tengerből , a Nagy Sóstóból , és óceáni környezetekből magas nátrium-klorid koncentrációval . Kemoorganotróf , metabolizál cukrokat szénforrásként . Elsődlegesen aerob , de képes anaerob légzésre anoxikus körülmények között . Tanulmányozták egy projekt részeként , ami a haloarchaeák túlélését vizsgálta a Marson . Sejtszerkezet és anyagcsere Aszexuálisan , bináris hasadással szaporodik . Ez a gyakorlat hasonló más archeákéhoz . Nincs sejtfala . Egy H. volcanii sejtmikrométer között képes változtatni az átmérőjét . Némileg pleomorf , több alakja is van , például gömbölyű . A membránjai tipikus étertartalmú membránlipidekből készülnek , ami kizárólag az archeák között található meg , a membránja továbbá tartalmaz magas szinten karotinoidokat , például likopint , ami jellegzetes piros színt ad neki . Hogy fenntartsa az ozmosztázist , magas szinten tartja a káliumionokat a sejtben , hogy egyensúlyban legyen a sejten kívüli nátriumionokkal . Emiatt egy komplex ion szabályozó rendszere van , és kemoautotróf . Légzése az egyetlen ATP-forrása , a Halobacteriacae család számos más tagjával , például a Halobacterium salinarummal ellentétben képtelen a fotofoszforilációra , mivel nincs bakterioruberinje . Genom szerkezete A genomja egy nagy multikópiás kromoszómábólMb ) , és számos megaplazmidból áll . A genomot teljesen szekvenálták , ésben publikálták . A molekuláris biológiában behatóan tanulmányozták , hogy többet tudjanak meg a DNS-replikációról , DNS-javításról és az RNS-szintézisről . Az ezekben a folyamatokban használt archeális fehérjék nagyban hasonlítanak az eukarióta fehérjékhez , és így elsősorban modellrendszerként tanulmányozták ezeket az organizmusokat . A H. volcanii horizontális géntranszfert alkalmaz a " párosodási"-sejtfúzió során . Holt-tenger A Holt-tenger nagyon magas koncentrációban tartalmaz nátrium- , magnézium- , és kalciumsókat . Ez a kombináció teszi a tengert ideális környezetté az extremofileknek , mint a H.volcanii . A Holt-tenger egy változatos mikroorganizmus közösségnek nyújt élőhelyet , bár a helyszíni tesztek szerint a H.volcaniinek volt a legnagyobb számbeli jelenléte a közösségen belül . Jellemzően nyáron fordulnak elő magasabb számban halofilek , amikor a Holt-tenger sokkal melegebb , átlagosan°C körüli , és így jobban elősegíti a bakteriális virágzást . Sajnos a Holt-tenger egyre kevésbé ideális élőhelye a H. volcaniinak és a hozzá hasonló extremofileknek , köszönhetően az egyre nagyobb sótartalomnak , amit természeti tényezők , illetve az emberi tevékenység okoz . Rekombináció A Haloferax mediterranei sejtjei és a rokon faj Haloferax volcanii sejtjei képesek genetikai cserére két azonos fajba tartozó sejt között , mely során sejtfúzió jön létre , heterodiploid sejtet eredményezve ( amely két különböző kromoszómát tartalmaz ) . Bár ez a genetikai csere általában két azonos fajba tartozó sejt között fordul elő , de előfordulhat alacsonyabb gyakorisággal egy H. mediterranei és egy H. volcanii sejt között is . A cserefolyamat alatt egy diploid sejt keletkezik , ami tartalmazza mindkét szülői sejt teljes genetikai anyagát , és a genetikai rekombinációt megkönnyíti . A két faj átlagos nukleotidszekvenciája6%-ban azonos . DNS károsodás és javítás A prokariótákban a DNS genom egy dinamikus szerkezetben szerveződik , a nukleoid be van ágyazva a citoplazmába . Stressznek való kitettség károsítja a DNS-t , ami a nukleoid tömörödését és átszerveződését okozza . A tömörödés függ a Mre11-Rad50 fehérjekomplextől . Egy javaslat szerint a nukleoid tömörödés része a DNS-károsodásra adott reakciónak , hogy gyorsítja a sejt regenerálódását azzal , hogy segíti a DNS-javító fehérjéket a célok helyének megállapításában , és megkönnyíti az intakt DNS-szekvenciák kutatását homológ rekombináció alatt . Asztrobiológia A körülmények , ahol képes túlélni ( magas sótartalom és nagy sugárzás ) nagyon hasonlóak a Mars felszínén talált körülményekre . Következésképpen jelenleg is használják tesztelésre , hogy megismerjék a földi extremofilek túlélési képességeit a Marson . A haladás ezen a területen a földönkívüli élet lehetőségének és idővonalának nagyobb megértéséhez vezethet . Törzsfejlődés Ökológia Általában magas sótartalmú vízi környezetben találták meg , például a Holt-tengerben . Pontos szerepe az ökoszisztémában bizonytalan , de szénhidrátokat tartalmaz belül ami , potenciálisan számos gyakorlati haszonnal szolgál . A biotechnológiai fejlődésben is fontos szerepe lehet . Valószínű hogy a Haloferax volcanii és a hasonló fajok a legkorábbi élő szervezetek közé sorolhatóak be , ezért információt nyújthatnak a kapcsolatos genetikáról és evolúcióról . Jegyzetek Fordítás További információk Tudományos könyvek Tudományos adatbázisok Archeák