Genome Evolution and Nitrogen Fixation in Bacterial Ectosymbionts of a Protist Inhabiting Wood-Feeding Cockroaches
Notice bibliographique
Résumé
UNLABELLED: By combining genomics and isotope imaging analysis using high-resolution secondary ion mass spectrometry (NanoSIMS), we examined the function and evolution of Bacteroidales ectosymbionts of the protist Barbulanympha from the hindguts of the wood-eating cockroach Cryptocercus punctulatus In particular, we investigated the structure of ectosymbiont genomes, which, in contrast to those of endosymbionts, has been little studied to date, and tested the hypothesis that these ectosymbionts fix nitrogen. Unlike with most obligate endosymbionts, genome reduction has not played a major role in the evolution of the Barbulanympha ectosymbionts. Instead, interaction with the external environment has remained important for this symbiont as genes for synthesis of transporters, outer membrane proteins, lipopolysaccharides, and lipoproteins have been retained. The ectosymbiont genome carried two complete operons for nitrogen fixation, a urea transporter, and a urease, indicating the availability of nitrogen as a driving force behind the symbiosis. NanoSIMS analysis of C. punctulatus hindgut symbionts exposed in vivo to (15)N2 supports the hypothesis that Barbulanympha ectosymbionts are capable of nitrogen fixation. This genomic and in vivo functional investigation of protist ectosymbionts highlights the diversity of evolutionary forces and trajectories that shape symbiotic interactions. IMPORTANCE: The ecological and evolutionary importance of symbioses is increasingly clear, but the overall diversity of symbiotic interactions remains poorly explored. In this study, we investigated the evolution and nitrogen fixation capabilities of ectosymbionts attached to the protist Barbulanympha from the hindgut of the wood-eating cockroach Cryptocercus punctulatus In addressing genome evolution of protist ectosymbionts, our data suggest that the ecological pressures influencing the evolution of extracellular symbionts clearly differ from intracellular symbionts and organelles. Using NanoSIMS analysis, we also obtained direct imaging evidence of a specific hindgut microbe playing a role in nitrogen fixation. These results demonstrate the power of combining NanoSIMS and genomics tools for investigating the biology of uncultivable microbes. This investigation paves the way for a more precise understanding of microbial interactions in the hindguts of wood-eating insects and further exploration of the diversity and ecological significance of symbiosis between microbes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».