Genome‐enabled metabolic reconstruction of dominant chemosynthetic colonizers in deep‐sea massive sulfide deposits

化学合成 生物 变形菌纲 硫化物 深海热液喷口 疣状疣 微生物垫 基因组 微生物代谢 硫循环 硫化物矿物 硫代硫酸盐 硫黄 基因 γ蛋白杆菌 细菌 热液循环 古生物学 蛋白质细菌 蓝藻 化学 生物化学 16S核糖体RNA 有机化学
作者
Shingo Kato,Takazo Shibuya,Yoshihiro Takaki,Miho Hirai,Takuro Nunoura,Katsuhiko Suzuki
出处
期刊:Environmental Microbiology [Wiley]
卷期号:20 (2): 862-877 被引量:52
标识
DOI:10.1111/1462-2920.14032
摘要

Summary Deep‐sea massive sulfide deposits remaining after ceasing of hydrothermal activity potentially provide energy for a chemosynthetic ecosystem in the dark, cold marine environments. Although yet‐uncultivated bacteria in the phylum Nitrospirae and the class Deltaproteobacteria are known to dominate the microbial communities of sulfide deposits at and below the seafloor, their metabolic capabilities remain largely elusive. Here, we reveal the metabolic potential of these yet‐uncultivated bacteria in hydrothermally inactive sulfide deposits collected at the Southern Mariana Trough by seafloor drilling. Near‐complete genomes of the predominant bacterial members were recovered from shotgun metagenomic sequences. The genomic capabilities for CO 2 and N 2 fixation suggest that these bacteria are primary producers in the microbial ecosystem. Their genomes also encode versatile chemolithotrophic energy metabolisms, such as the oxidation of H 2 , sulfide and intermediate sulfur species including thiosulfate, all of which can be supplied by chemical reactions between seawater and metal sulfides. Notably, the presence of genes involved in thiosulfate oxidation in Nitrospirae and Deltaproteobacteria genomes is unusual. Our study strongly support the presence of a chemosynthetic ecosystem fuelled by the Earth's internal energy in the deep‐sea massive sulfide deposits, and illustrates the unexpected metabolic capability of known bacterial taxonomic groups.
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