Кіріспе

Планктомицетоталар – су және құрлықтық тіршілік орталарында кездесетін кең таралған бактериялар филумы. Олар жаһандық көміртек және азот циклдарында маңызды рөл атқарады, осы филумның көптеген түрлері анаэробты аммонийдің тотығуына қабілетті, бұл анамокс деп те аталады. Көптеген планктомицетоталар биофильмдер ретінде салыстырмалы түрде көптеп кездеседі. Планктомицетоталар Verrucomicrobiota, Chlamydiota, Lentisphaerota, Kiritimatiellaeota және Candidatus Omnitrophica-мен бірге PVC суперфилумына жатады. Планктомицетоталар филумы Planctomycetia және Phycisphaerae кластарынан тұрады. Алғаш рет 1924 жылы сипатталған планктомицетота мүшелері эукариоттар ретінде анықталды және тек 1972 жылы бактериялар ретінде сипатталды. Планктомицетота мүшелері де ерекше көбею әдеттеріне ие, көптеген түрлері бүршіклену арқылы бөлінеді, бұл барлық басқа еркін тіршілік ететін бактериялардың екілік бөлінуінен өзгеше. Биотехнология және адамдарға қолдану саласында, әсіресе биоактивті молекулалардың көзі ретінде, планктомицетоталарға қызығушылық артып келеді. Сонымен қатар, кейбір Planctomycetota адам патогендері ретінде сипатталды, мысалы, стеролдарды синтездеу қабілеті. Көптеген планктомицетоталарда жасушаны бетке немесе субстратқа бекітетін сабақ немесе тұтқасы болады. Теңіз ортасында планктомицетоталар көбінесе су қабатында сәлденіп тұрады немесе макробалдырлардың бетінде биофильмдер түрінде кездеседі және зиянды ультракүлгін сәулеленуге жиі ұшырайды. Планктомицетоталардың жоғары пигментті түрлері ультракүлгін сәулеленуге төзімдірек, бірақ бұл әлі толыққанды түсіндірілмеген. Кейіннен Planctomycetota скваленнен C30 каротиноидтарын синтездейтіні және бұл скваленнен C30 каротиноидтарына жол прокариоттарда ең көп таралғандығы көрсетілді.

Анамокс жасушаларының ерекшеліктері

Анамакс қабілетіне ие Планктомицетота тобына жататын бактериялар Брокадиалдар отрядын құрайды.

Өсу

Плактомицетота түрлері басқа бактериялармен салыстырғанда баяу өседі, көбінесе 3-5 жасушадан тұратын розетка тәрізді құрылымдар құрайды, екі еселену уақыты шамамен 6-14 күнге созылады. Ал кейбір басқа Плактомицетота түрлерінің екі еселену уақыты шамамен 30 күнді құрайды. Плактомицетота бактерияларының көптеген түрлері бүршіктеп бөлінеді, бұл жасуша бөліну кезінде септумның қалыптасуы үшін маңызды. Kolteria novifilia түрі Плактомицетотаның ерекше кладасын құрайды және жасушаның ортасынан бүйірлік бүршіктеп бөлінетін жалғыз белгілі түр болып табылады. Saltatorellus кладының өкілдері екілік бөліну мен бүршіктеп бөліну арасында ауысуға қабілетті. Бұл CSI-лер бұл топты PVC тобындағы жақын филалардан ажыратады. Kuenenia stuttgartiensis-ті қоспағанда, барлық Плактомицетота түрлеріне ортақ қосымша CSI анықталды, бұл K. stuttgartiensis Плактомицетота филумының терең тармағын құрайды деген пікірді қолдайды. Сондай-ақ, CSI барлық PVC суперфилумымен, оның ішінде Плактомицетотамен ортақ екендігі анықталды.

Таралу және мол болуы

Планктомицетотаның өкілдері географиялық және экологиялық тұрғыдан алуан түрлі ортада кездеседі. Планктомицетоталар бастапқыда тек су ортасында ғана таралғаны саналған, бірақ қазір олар топырақ пен гиперсольді ортада да көптеп табылады. Олар бес құрлықта, оның ішінде Антарктида мен Австралияда кеңінен таралған. Міндетті және факультативті аэробты химиогетеротрофтар ретінде, планктомицетоталар көміртегінің негізгі көзін көмірсулардан алады. Көптеген планктомицетоталар өте күрделі көмірсуларды ыдырата алады, осылайша басқа организмдерге қоректік заттар қолжетімді болады. Көміртегін қайта өңдеу қабілеті, көптеген планктомицетоталарда кездесетін нақты C1 метаболизмі гендерімен байланысты және маңызды рөл атқарады деген болжам бар, бірақ бұл зерттеу саласы әлі толыққанды зерттелмеген. Планктомицетоталарда көптеген макробалдырлар тобы өндіретін сульфатталған гетерополисахаридтерді ыдырататын сульфатаза ферменттері де көп. Бұл сульфатталған гетерополисахаридтердің планктомицетоталармен ыдырауы энергия көзі ретінде пайдаланылады. Кейбір планктомицетоталар каррагенанды ыдырата алады деп есептеледі. Ecklonia radiata-дағы бактериялық қауымдастықтың шамамен 70% -і планктомицетоталар құрайды. Планктомицетоталар су қабатындағы шөгінділердің құрамдас бөліктері ретінде маңызды рөл атқарады, олар «теңіз қар» деп те аталады.

Климаттың жылуына байланысты, макробалдырлармен байланысты планктомицетоталардың саны артуы мүмкін. Caulerpa taxifolia теңіз шөптері жоғары CO2 жағдайында инкубацияланды, нәтижесінде планктомицетоталардың саны айтарлықтай өсті, кейбір түрлерде 10 есеге дейін. Теңіз ортасында бұл судан азотты алып тастайды, себебі N2 газы фитопланктон үшін қолданылмайды және атмосфераға шығарылады. Мұхиттағы динитроген газы өндірілімінің 67%-ға дейін анамокс процесіне байланысты болуы мүмкін, ал атмосферадағы азот газының шамамен 50%-ы анамокс арқылы түзіледі деп саналады. Планктомицетоталар анамокс процесін жүзеге асыра алатын бактериялардың ең басым тобы болып табылады, сондықтан анамокс процесіне қабілетті планктомицетоталар азоттың жаһандық айналымында маңызды рөл атқарады.

Стерил синтезі

Еукариоттарда көбінесе кездесетін, бактерияларда сирек болатын стерольдердің синтезі Planctomycetota-да өте сирек байқалады.

Биотехнология және адамда қолдану

Жақында, Планктомицетотаның биотехнологиядағы мүмкін болатын рөлдерін зерттеуге қызығушылық артты, әсіресе биоактивті молекулалардың көзі ретінде. Бұл күтпеген жағдай, себебі Планктомицетота биоактивті молекулалардың басқа белгілі өндірушілері, мысалы, Миксобактериялар сияқты маңызды ерекшеліктермен ұқсас. Дегенмен, қазіргі кезде жүргізіліп жатқан бірнеше зерттеу адамдарға арналған кішкентай молекулалы дәрілерді жасауда Планктомицетотаны пайдаланудың бастапқы қадамдары болып табылады. Планктомицетота түрлері ядроның пайда болуы туралы қазіргі модельдерді, сондай-ақ эукариоттық эндомембрана жүйесінің пайда болуы мен эволюциясының басқа да аспектілерін қайта қарастыру үшін маңызды зерттеу нысаны болып табылады.

Климаттың өзгеруі

Плактомицетоталар мен олардың пайдалану жолдары туралы зерттеулердің нәтижелері, заттық айналым процестеріне қатысты жаһандық маңызы болуы мүмкін және жаһандық теңіз биогеохимиясын одан әрі түсінуге көмектеседі. Дегенмен, Плактомицетоталардың су және ауаға қатысты метаболизм процестеріне күшті ықпалының артуына байланысты, мұхиттар мен атмосфера арасындағы алмасуда да ролі болуы мүмкін, бұл климаттың өзгеруіне әсер етуі ықтимал.

Планктомицетоталар патоген ретінде

Планктомицетота түрлері жақында адамға мүмкіншілік патоген ретінде анықталды, бірақ Планктомицетота бактерияларын патогендер ретінде зерттеуді өсіру орталарының жетіспеушілігі шектейді.