Nanoorganismos acidófilos arqueales de la mina Richmond

Los nanoorganismos acidófilos arqueales de la mina Richmond (ARMAN) fueron descubiertos por primera vez en una mina extremadamente ácida ubicada en el norte de California ( mina Richmond en Iron Mountain ) por Brett Baker en el laboratorio de Jill Banfield en la Universidad de California Berkeley . Estos nuevos grupos de arqueas llamados ARMAN-1, ARMAN-2 ( Candidatus Micrarchaeum acidiphilum ARMAN-2) y ARMAN-3 no fueron detectados en estudios previos basados ​​en PCR de la comunidad de la mina porque los ARMAN tienen varias discrepancias con los cebadores de PCR comúnmente utilizados para los genes del ARNr 16S . Baker et al. ^{[ 1 ]} los detectaron en un estudio posterior utilizando secuenciación de escopeta de la comunidad. Originalmente se pensó que los tres grupos representaban tres linajes únicos profundamente ramificados dentro de Euryarchaeota , un subgrupo de Archaea . Sin embargo, basándose en un árbol genómico arqueal más completo, fueron asignados a un nuevo reino llamado Nanobdellati . ^{[ 2 ]} Los grupos ARMAN ahora comprenden filos profundamente divergentes llamados Micrarchaeota y Parvarchaeota . ^{[ 3 ]} Sus genes de ARNr 16S difieren hasta en un 17% entre los tres grupos. Antes de su descubrimiento, todas las arqueas que se demostró que estaban asociadas con Iron Mountain pertenecían al orden Thermoplasmatales (por ejemplo, Ferroplasma acidarmanus ).

El examen de diferentes sitios en la mina utilizando sondas fluorescentes específicas para los grupos ARMAN ha revelado que siempre están presentes en comunidades asociadas con drenaje ácido de minas (DAM), en Iron Mountain en el norte de California, que tienen pH < 1,5. Por lo general, se encuentran en baja abundancia (5–25%) en la comunidad. Recientemente, se han detectado organismos estrechamente relacionados en una turbera o pantano boreal ácido en Finlandia, ^{[ 4 ]} otro sitio de drenaje ácido de minas en ambientes extremos de Río Tinto , suroeste de España, ^{[ 5 ]} en un manantial termal subterráneo profundo débilmente alcalino en Yunohama, Japón ^{[ 6 ]} y en una mina de pirita en las montañas Harz en Alemania ^{[ 7 ]}

Utilizando tomografía crioelectrónica , una caracterización 3D de células ARMAN no cultivadas dentro de biopelículas de minas ^{[ 8 ]} reveló que tienen justo en el tamaño celular predicho como el límite inferior para la vida, 0,009 μm³ y 0,04 ^μm³ . A pesar de su tamaño celular inusualmente pequeño ^, es común encontrar más de un tipo de virus adherido a las células mientras están en las biopelículas. Además, las células contienen en promedio ≈92 ribosomas por célula, mientras que la célula promedio de E. coli cultivada contiene ≈10 000 ribosomas. Esto sugiere que para las células ARMAN hay un número mucho más limitado de metabolitos presentes en una célula dada. Esto plantea preguntas sobre cuáles son los requisitos mínimos para una célula viva.  

Las reconstrucciones 3D de células ARMAN en el medio ambiente han revelado que un pequeño número de ellas se adhiere a otras arqueas del orden Thermoplasmatales (Baker et al. 2010 ^{[ 9 ]} ). Las células Thermoplasmatales parecen penetrar la pared celular hasta el citoplasma de las células ARMAN. ^{[ 10 ]} La naturaleza de esta interacción no se ha determinado. Podría tratarse de algún tipo de interacción parasitaria o simbiótica. Es posible que ARMAN obtenga algún metabolito que no puede producir por sí misma.

Los genomas de tres grupos ARMAN fueron secuenciados en el Instituto Conjunto del Genoma del DOE durante un Programa de Secuenciación Comunitaria de 2006. ^{[ 11 ]} Estos tres genomas fueron agrupados con éxito a partir de los datos genómicos de la comunidad utilizando ESOM o la agrupación de mapas autoorganizados emergentes de firmas de ADN de tetranucleótidos. ^{[ 12 ]}

El primer borrador de Candidatus Micrarchaeum acidiphilum ARMAN-2 es de ≈1 Mb. ^{[ 9 ]} ARMAN-2 se ha completado recientemente utilizando secuenciación 454 y Solexa de otros biofilms para cerrar las brechas y se está preparando para su envío al NCBI. Los genomas de ARMAN-4 y ARMAN-5 (aproximadamente 1 Mb también) tienen longitudes de genes promedio inusualmente pequeñas, similares a las observadas en bacterias endosimbióticas y parásitas. Esto puede ser una señal de sus interacciones interespecíficas con otras Archaea en la naturaleza. ^{[ 9 ]} Además, la ramificación de estos grupos cerca de la división Euryarchaea / Crenarchaea se refleja en que comparten muchos aspectos genéticos tanto de Crenarchaea como de Euryarchaea. Específicamente, tienen muchos genes que previamente solo se habían identificado en Crenarchaea. Es difícil dilucidar muchas de las vías metabólicas comúnmente conocidas en ARMAN debido a la cantidad inusualmente alta de genes únicos que se han identificado en sus genomas.

Se ha descubierto un nuevo tipo de endonucleasa de empalme de ARNt, involucrada en el procesamiento del ARNt, en los grupos 1 y 2 de ARMAN. ^{[ 13 ]} La enzima consta de dos unidades catalíticas duplicadas y una unidad estructural codificadas en un solo gen, lo que representa una nueva arquitectura de tres unidades.

• NCBI CoreNucleótido ARMAN-1
• NCBI CoreNucleotide ARMAN-2
• Genoma ARMAN-2 del NCBI Candidatus Micrarchaeum acidiphilum
• NCBI Candidatus Parvarchaeum acidiphilum genoma ARMAN-4
• NCBI Candidatus Parvarchaeum acidophilus genoma ARMAN-5

• Artículo del blog ASM "Pequeñas cosas consideradas"
• Programa de secuenciación comunitaria del JGI
• Comunicado de prensa de la Universidad de California Berkeley de 2006
• Página web del Dr. Luis Comolli con varias imágenes de células ARMAN.
• Comunicado de prensa de la Universidad de California Berkeley de 2010. Archivado el 27 de mayo de 2010 en Wayback Machine.
• Artículo de USA Today de 2010 sobre ARMAN
• Artículo de MSNBC de 2010 sobre ARMAN