Taib N, Megrian D, Witwinowski J, Adam P, Poppleton D, Borrel G, Beloin C, Gribaldo S.
Nat Ecol Evol. 2020 Oct 19.
doi: 10.1038/s41559-020-01299-7. Epub ahead of print. PMID: 33077930.
細胞膜は、生命にとって最も重要で古くからある特徴の一つであるが、その進化の歴史のほとんどの側面が不明瞭なままである。特に、どのように2つの膜（グラム陰性、diderm）と1つの膜（グラム陽性、monoderm）を持つものが存在するようになったのか、およびどのようにこの重要なイベントが発生したか不明である。
グラム陽性細菌Firmicutesは驚くべきことに、リポ多糖を有する外膜を持つNegativicutesとHalanaerobialesの2つのクレードを含む。私たちは、最近これらが系統的に異なる2つの系統を形成しており、それぞれがFirmicutesの中の異なるmonodermに近いことを示した。さらに、リポ多糖生合成遺伝子の系統解析から、これらの遺伝子は他のdiderm細菌からの遺伝子水平伝搬によって獲得されたものではないことが明らかになった。最後に、HalanaerobialesとNegativicutesのゲノム中の推定外膜マーカーの同定とアノテーションは、これらの2つの系統は、大腸菌とは異なる外膜の付着のメカニズムなど、特定の特徴を持つユニークな細胞エンベロープを表示することを示唆した。これらのバイオインフォマティクスによる予測は、モデルdiderm firmicute Veillonella parvulaの外膜プロテオームの特徴づけによって確認された。これらの結果から、我々は、didermエンベロープとそのリポ多糖は、すでにすべてのFirmicutesの祖先に存在し、NegativicutesとHalanaerobialesに保持されていたということ、またこの門の多様化の間に独立して複数回失われたという仮説を提唱した。この仮説は、Firmicutesには他のdiderm系統が存在する可能性があることを予想したものである。
最近、メタゲノムから得られた未培養のFirmicutesの1,639の新しいゲノムが公開された。本研究では、これらのゲノムを分析して、didermの追加メンバーの存在を調査し、この門におけるdiderm/monodermの変遷についての更なる情報を得た。この結果は、Firmicutesそしておそらくすべてのバクテリアのdiderm祖先や、monoderm細胞エンベロープの性質についての仮説をより強固なものにした。
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