수생 메타유전체가 전 세계 코발라민 생산에 대한 타우마아케올라의 역할을 시사하다

코발라민(비타민 B12)은 복잡한 대사 산물이며, 대부분의 진핵식물 플랑크톤을 포함한 많은 생명의 가지에서 필수적인 보조 인자입니다. 조류 및 기타 코발라민 보조영양 생물들은 상대적으로 적은 수의 코발라민 생산 원핵생물에서 공급되는 환경 코발라민에 의존합니다. 여러 박테리아가 코발라민 생합성에 관여하고 조류 공생과 관련되어 있지만, 타우마아케올라의 코발라민 생산 참여는 잘 이해되지 않고 있습니다. 이용 가능한 타우마아케올 게놈에서 코발라민 합성 유전자를 검출한 결과, 우리는 수생 환경에서 널리 분포하고 풍부한 타우마아케올라가 전 세계 수생 생태계 내 코발라민 생합성에서 중요한 역할을 하고 있다고 가정했습니다. 이 가설을 검증하기 위해, 우리는 염기서열이 결정된 타우마아케올 게놈과 다양한 해양, 담수 및 고염 환경에서 430개의 메타유전체를 통해 코발라민 합성 유전자를 조사했습니다. 우리의 분석은 이용 가능한 모든 타우마아케올 게놈이 주로 무산소 경로에서 코발라민 합성 유전자를 보유하고 있어 코발라민 합성에 대한 넓은 유전적 능력을 제안하고 있다고 보여줍니다. 더욱이, 박테리아의 코발라민 유전자가 대다수의 해양 표면 메타유전체에서 지배적이었지만, 타우마아케올 코발라민 유전자는 극 해양 환경의 메타유전체에서 지배적이었고, 해양 수주에서 깊이에 따라 증가하며, 시계열 데이터셋에서 겨울에 증가한 풍부함이 관찰되어 계절성을 나타냈습니다(예: 영국 해협의 L4 표면 수). 우리의 결과는 분석된 모든 메타유전체 데이터셋 간에 타우마아케올과 청색세균의 리보솜 및 코발라민 합성 유전자 간의 틈새 분할을 제안합니다. 이러한 결과는 수생 환경에서 타우마아케올라가 수행하는 전 세계 생물지화학적 역할에 대한 우리의 이해를 확장하는 코발라민 유전자의 특정 생물지리적 분포에 대한 강력한 증거를 제공합니다.