謎めいたplanctomycetesは、メタン生成とメチロトロフィーの起源の鍵を握る可能性があります

メタン生成とメタン酸化は、強力な温室効果ガスメタンのグローバルなサイクリングに影響を与える主要な生物学的プロセスです。2つの代替バイオコンバージョンを実行するために、自然はホルムアルデヒドと形成の酸化レベルの間のC1透過率の重要な反応を巧みにリサイクルし、これらには類似の酵素系と一般的な特殊な補因子、メタノプテリンとメタノフランが含まれます。最近まで、これらの機能の分布はメタン生成古細菌とメチロトロフィックプロテオバクテリアに限定されており、それらの進化の歴史は不明瞭なままでした。それぞれの遺伝子の単一のドメイン間横方向の移動は、役割を果たすことが示唆されています。ここでは、メタノプテリンとメタノフランに関連するC1導入反応の遺伝子が、謎めいた細菌クレードであるplanctomycetesの多様な代表にも存在することを示しています。系統発生分析は、植物菌の対応物と同様に古細菌の対応物から遠いものとして、メタノゲンとメチロ栄養栄養の両方におけるC1導入関数の進化のための新しいシナリオを示唆しています。この発見は、地球上のメタンサイクルの進化におけるplanctomycetesの可能性のある役割を示唆しています。

Methanogenesis and methane oxidation are the major biological processes affecting the global cycling of the powerful greenhouse gas methane. To carry out the two alternative bioconversions, Nature has cleverly recycled key reactions for the C1 transfers between the oxidation levels of formaldehyde and formate, and these involve analogous enzyme systems and common specialized cofactors, methanopterin and methanofuran. Until recently, the distribution of these functions has been limited to methanogenic archaea and methylotrophic proteobacteria, and their evolutionary history remained obscure. Single interdomain lateral transfer of the respective genes has been suggested to play a role. Here we show that genes for C1 transfer reactions linked to methanopterin and methanofuran are also present in diverse representatives of the enigmatic bacterial clade, the Planctomycetes. Phylogenetic analysis places the planctomycete sequences as distantly from their archaeal counterparts as from their proteobacterial counterparts, suggesting novel scenarios for the evolution of the C1 transfer functions in both methanogens and methylotrophs. This finding suggests a possible role for Planctomycetes in the evolution of the methane cycle on Earth.