Evolutionary diversification of methanotrophic ANME-1 archaea and their expansive virome

生物 古细菌 念珠菌 基因组 人病毒体 生态学 系统发育学 进化生物学 系统发育树 基因组 基因 遗传学
作者
Rafael Laso-Pérez,Fabai Wu,Antoine Crémière,Daan R. Speth,John S. Magyar,Kehan Zhao,Mart Krupovìč,Victoria J. Orphan
出处
期刊:Nature microbiology [Nature Portfolio]
卷期号:8 (2): 231-245 被引量:42
标识
DOI:10.1038/s41564-022-01297-4
摘要

Abstract ‘ Candidatus Methanophagales’ (ANME-1) is an order-level clade of archaea responsible for anaerobic methane oxidation in deep-sea sediments. The diversity, ecology and evolution of ANME-1 remain poorly understood. In this study, we use metagenomics on deep-sea hydrothermal samples to expand ANME-1 diversity and uncover the effect of virus–host dynamics. Phylogenetic analyses reveal a deep-branching, thermophilic family, ‘ Candidatus Methanospirareceae’, closely related to short-chain alkane oxidizers. Global phylogeny and near-complete genomes show that hydrogen metabolism within ANME-1 is an ancient trait that was vertically inherited but differentially lost during lineage diversification. Metagenomics also uncovered 16 undescribed virus families so far exclusively targeting ANME-1 archaea, showing unique structural and replicative signatures. The expansive ANME-1 virome contains a metabolic gene repertoire that can influence host ecology and evolution through virus-mediated gene displacement. Our results suggest an evolutionary continuum between anaerobic methane and short-chain alkane oxidizers and underscore the effects of viruses on the dynamics and evolution of methane-driven ecosystems.
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