1个微生物社区中心,化学与生物科学系,丹麦奥尔堡市阿尔堡大学13号。2生物工程中心,葡萄牙Minho的大学14号。3水,能源和环境学院,克兰菲尔德大学。15英国克兰菲尔德。4澳大利亚水与环境中心16生物技术(ACWEB),澳大利亚昆士兰州大学。5部门17部民事和环境工程系,马萨诸塞州阿默斯特大学,马萨诸塞州,美国18号。 6阿根廷萨尔塔国立大学。 7化学系19工程,瑞典隆德大学。 8英格·科尼特(Ingebi-Conicet),布宜诺斯大学20艾尔斯,阿根廷。 9环境生物技术实验室,Ecole Polytechnique 21FédéraledeLausanne(EPFL),瑞士。 10城市供水系统主席22工程,慕尼黑技术大学(TUM),德国Garching。 11水质和资源管理研究所,奥地利Tu Wien。 12欧洲国家科学技术研究所(UNIST)的24个城市与环境工程与研究生院24个城市与环境工程与研究生院。 13学院26化学工程学,希腊雅典国家技术大学。 14应用27环境生物技术实验室,Birla技术与科学研究所28(BITS-PILANI),印度。 15生物学和化学科学学院和瑞安29 Institute,爱尔兰戈尔韦大学。 16波兰Poznan技术大学环境工程与能源学院的供水和生物经济部31。5部门17部民事和环境工程系,马萨诸塞州阿默斯特大学,马萨诸塞州,美国18号。6阿根廷萨尔塔国立大学。 7化学系19工程,瑞典隆德大学。 8英格·科尼特(Ingebi-Conicet),布宜诺斯大学20艾尔斯,阿根廷。 9环境生物技术实验室,Ecole Polytechnique 21FédéraledeLausanne(EPFL),瑞士。 10城市供水系统主席22工程,慕尼黑技术大学(TUM),德国Garching。 11水质和资源管理研究所,奥地利Tu Wien。 12欧洲国家科学技术研究所(UNIST)的24个城市与环境工程与研究生院24个城市与环境工程与研究生院。 13学院26化学工程学,希腊雅典国家技术大学。 14应用27环境生物技术实验室,Birla技术与科学研究所28(BITS-PILANI),印度。 15生物学和化学科学学院和瑞安29 Institute,爱尔兰戈尔韦大学。 16波兰Poznan技术大学环境工程与能源学院的供水和生物经济部31。6阿根廷萨尔塔国立大学。7化学系19工程,瑞典隆德大学。8英格·科尼特(Ingebi-Conicet),布宜诺斯大学20艾尔斯,阿根廷。9环境生物技术实验室,Ecole Polytechnique 21FédéraledeLausanne(EPFL),瑞士。10城市供水系统主席22工程,慕尼黑技术大学(TUM),德国Garching。11水质和资源管理研究所,奥地利Tu Wien。12欧洲国家科学技术研究所(UNIST)的24个城市与环境工程与研究生院24个城市与环境工程与研究生院。 13学院26化学工程学,希腊雅典国家技术大学。 14应用27环境生物技术实验室,Birla技术与科学研究所28(BITS-PILANI),印度。 15生物学和化学科学学院和瑞安29 Institute,爱尔兰戈尔韦大学。 16波兰Poznan技术大学环境工程与能源学院的供水和生物经济部31。12欧洲国家科学技术研究所(UNIST)的24个城市与环境工程与研究生院24个城市与环境工程与研究生院。13学院26化学工程学,希腊雅典国家技术大学。 14应用27环境生物技术实验室,Birla技术与科学研究所28(BITS-PILANI),印度。 15生物学和化学科学学院和瑞安29 Institute,爱尔兰戈尔韦大学。 16波兰Poznan技术大学环境工程与能源学院的供水和生物经济部31。13学院26化学工程学,希腊雅典国家技术大学。14应用27环境生物技术实验室,Birla技术与科学研究所28(BITS-PILANI),印度。 15生物学和化学科学学院和瑞安29 Institute,爱尔兰戈尔韦大学。 16波兰Poznan技术大学环境工程与能源学院的供水和生物经济部31。14应用27环境生物技术实验室,Birla技术与科学研究所28(BITS-PILANI),印度。15生物学和化学科学学院和瑞安29 Institute,爱尔兰戈尔韦大学。16波兰Poznan技术大学环境工程与能源学院的供水和生物经济部31。17水技术与环境工程系,捷克共和国32化学与技术布拉格大学。18研究33芬兰Espoo研发中心Kemira Oyj的科学家。19化学工程34分校,哈利法大学,阿拉伯联合酋长国。20环境科学和35工程计划,生物与环境科学与工程学36分部,阿卜杜拉科学技术大学(KAUST),沙特37阿拉伯。21微生物生态技术中心(CMET),根特大学,比利时38。39
。CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可证(未经同行评审认证)是作者/资助者,他已授予 bioRxiv 永久展示预印本的许可。
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氨氧化古细菌(AOA)是地球上最普遍,最丰富的古细菌之一,在海洋,陆地和地热生态系统中广泛分布。与海洋和土壤系统相比,地下环境中AOA种群的基因组多样性,生物地理学和进化过程被大量研究。在这里,我们报告了一种新颖的AOA订单candidatus(CA.)硝基瘤,形成了嗜热ca的姐妹谱系。硝基层。宏基因组和16S rRNA基因读取映射表明,在各种地下水环境中,硝基瘤AOA大量存在及其在一系列地热,陆地和海洋栖息地的广泛分布。陆生氮气肌瘤AOA显示使用甲酸盐作为还原剂来源并使用硝酸盐作为替代电子受体的遗传能力。硝基瘤AOA似乎通过水平基因转移从其他中间人群中获得了关键的代谢基因和操纵子,包括编码尿素酶,亚硝酸盐还原酶和V-type ATPase的基因。获得的功能赋予的其他代谢多功能性可能已促进其辐射到各种地下,海洋和土壤环境中。我们还提供了证据表明,这四个AOA命令中的每一个都跨越了海洋和陆地栖息地,这表明主要AOA谱系比以前提出的更复杂的进化史。一起,这些发现建立了AOA的可靠系统基因组框架,并为该全球丰富的功能公会的生态学和适应提供了新的见解。
宏基因组通常包含许多来自真核生物的读物。但是,通常没有17种可靠的方法来估计18个元素组中非微生物读数的普遍性,迫使许多分析技术使所有读取都是微生物的经常构成假设19。例如,元基因组组装的20个基因组(MAG)恢复工作的成功是根据映射到21个恢复的MAG的读数的数量来评估的,如果存在真核生物22读,该程序将低估真正的保真度。在这里,我们介绍了“ Singlem Microbial_fraction”(SMF),这是一种可伸缩的23算法,可稳健地估计24元组的细菌和古细菌读数的数量,以及平均微生物基因组大小。SMF不使用真核25参考基因组数据,可以应用于任何Illumina Metagenome。基于26个SMF,我们提出了“域调整的映射率”(DAMR)作为改进的27公制,以评估从元基因组中回收的微生物基因组回收率。我们在模拟和真实数据上基准为28 SMF,并证明DAMR可以指导基因组29恢复。将SMF应用于136,284个公开可用的元基因组,我们报告了30个微生物分数和微生物特异性的微生物31丰度模式的实质性变化,从而提供了有关微生物和真核生物如何分布在地球上的32个。最后,我们表明,大量的人类宿主33个DNA序列数据已存放在公共元基因组存储库中,34可能反对在35释放之前对这些阅读进行筛选的道德指令。38随着宏基因组测序的采用持续增长,我们预计36 SMF是评估基因组恢复工作的宝贵工具,以及37个全球微生物分布模式的恢复。
在1776年,在沼泽中,由物理学家和化学家亚历山德罗·沃尔塔(Alessandro Volta)检测到,古细菌并未确定为1977年,因为卡尔·沃斯(Carl Woese)和乔治·福克斯(George Fox)在核糖体阿恩(Ribosomal Arns)的工作之后(Woese and Fox 1977)。在1970年代末期,已知的古细菌主要包括极端嗜性物种,即在大多数生物的致命环境条件下,在生命的极端局限性下实现其生物周期。这些古细菌包括甲烷古细菌 - 在厌氧条件下产生甲烷(CH 4) - 在高温和酸性条件下在高温和酸性条件下发育。在十五年中,古细菌以集体精神与极端环境相关联(图4.1和4.3)。多年来,古细菌研究一直集中在地球上最敌对的环境上。古细菌又是从盐湖,深海水热源,地面地热源,溶液或苏打湖中分离出来的。后来,在1990年代初期,从培养阶段释放的分子方法表明,这些微生物的分布比所指称的,而不是严格地屈服于极端环境。在更普通的条件下发展的古细菌在土壤,海洋或淡水湖等栖息地中得到了强调。今天,我们知道它们无处不在。它们也存在于人类微生物组(肠子,皮肤,口服和呼吸系统)中,并且与感染或过敏有关(Bang and Schmitz 2015)。
基于其rRNA基因分析的细菌,并表明它们是生活的不同领域。古细菌是缺乏细胞核和其他膜结合细胞器(如细菌)的显微镜,单细胞的生物。从结构上讲,它们的形状和大小与细菌相似 - 显微镜,平均大小为0.1至15μm,球虫,椭圆形或芽孢杆菌。但是,某些物种被扁平化和正方形(如haloquadratum walsbyi),可能达到约200μm或更多。像细菌一样,古细菌也是有氧,厌氧或兼性的。由于这种结构相似,它们最初被认为是细菌,并被定义为古细菌。除了这些细菌特征外,古细菌还具有真核生物的特征。它们显示出类似于真核生物的遗传和代谢特征。
沿海泻湖是加利福尼亚州流行和受威胁物种的重要栖息地,这些栖息地影响了城市化和干旱的影响。环境DNA已被提升为帮助监测生物群落的一种方式,但在不同的方案中引入的偏见尚待理解,该方案旨在克服旨在克服研究中的独特系统提出的挑战。浑浊水是这些系统中EDNA恢复的一种方法论挑战,因为它迅速堵塞了过滤器,从而阻止了样品的及时处理。我们研究了两种解决方案产生的社区组合中的偏见,以克服由于浊度而缓慢的效果:冻结在填充前(用于存储目的和长期处理)和使用沉积物(与水样品相反)。在下游EDNA分析中对社区组成的偏差评估进行了两组底漆,12s(Fin)和16S(细菌和古细菌)。我们的结果表明,在使用较大的孔径(3 µm)的滤波器时,在填充前的冷冻水对每个底漆的社区组成有不同的影响。尽管如此,在关注菲什社区(12s)时,预冰的水样品仍然可以作为存储和处理浊度水样品的可行替代方案。应谨慎使用沉积物样品作为处理水样品的替代方法,至少应增加采样的生物复制和/或体积的数量。