進化微生物学：嫌気性内部共生体は脱窒によって繊毛虫宿主のエネルギーを生成する

ミトコンドリアは、真核生物の特殊化した細胞小器官で、酸素呼吸とエネルギー産生に特化した機能を持つ。ミトコンドリアは、約20億年前に、自由生活性の細菌祖先（おそらくアルファプロテオバクテリア綱の細菌）から、内部共生として知られる過程によって進化した。これ以降も、多くの単細胞真核生物は無酸素状態の生息地での生活に適応し、それらのミトコンドリアはさらに還元的な進化を遂げてきた。その結果、ミトコンドリアの派生器官を持つ絶対嫌気性真核生物は、主に発酵からエネルギーを得ている。今回我々は、ある嫌気性繊毛虫の絶対内部共生体であり、その真核生物宿主の呼吸とエネルギー供給に特化した役割を担う「Candidatus Azoamicus ciliaticola」について報告する。Candidatus A. ciliaticolaのゲノムは0.29 Mbと非常に縮小しており、中心的な情報処理、電子伝達系、不完全なトリカルボン酸回路、ATP生成、鉄–硫黄クラスター生合成のためのコア遺伝子群をコードしている。このゲノムは、好気性末端酸化酵素の代わりに呼吸脱窒経路をコードしていて、これによって宿主は、酸素呼吸の代わりに硝酸呼吸を行うことができるようになっている。Candidatus A. ciliaticolaとその繊毛虫宿主は、栄養ではなく、ATPの形でのエネルギー伝達に基づく共生の例を示している。この発見によって、ミトコンドリアの派生器官を持つ真核生物は、そのミトコンドリアの機能を補完または置換するために、エネルギーを供給する内部共生体を二次的に獲得している可能性が高くなった。

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