Adquisición tardía de la vía de fijación de carbono rTCA por parte de Chlorobi

Naturaleza, ecología y evolución (2023)Citar este artículo

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El ciclo inverso del ácido tricarboxílico (rTCA) se promociona como un modo primordial de fijación de carbono debido a su propensión autocatalítica e intolerancia al oxígeno. Sin embargo, a pesar de esta antigüedad inferida, el registro de roca más antiguo ofrece escasa evidencia que lo respalde. De hecho, basándose en la herencia quimérica de los pasos del ciclo rTCA dentro de las Chlorobiaceae, incluso el uso del registro químico fósil de este grupo está ahora sujeto a cuestionamiento. Si bien la Formación Barney Creek, de 1.640 millones de años de antigüedad, contiene fósiles químicos de los primeros carotenoides supuestos derivados de las clorobiáceas conocidos, las interferencias de la matriz de hidrocarburos que la acompaña han impedido hasta ahora las mediciones de isótopos de carbono necesarias para establecer la fisiología de los organismos que los produjeron. Superando este obstáculo, aquí presentamos un conjunto de mediciones de isótopos de carbono de compuestos específicos que identifican un ecosistema dominado por cianobacterias con bacterias heterótrofas. Demostramos que el clorobactano tiene un nivel reducido de 13C en comparación con sus equivalentes contemporáneos, mostrando solo un ligero enriquecimiento de 13C sobre los carotenoides cianobacterianos coexistentes. La ausencia de esta huella isotópica diagnóstica, a su vez, confirma hipótesis filogenómicas que exigen el ensamblaje tardío del ciclo rTCA y, por lo tanto, la adquisición tardía de la autotrofia dentro de las Chlorobiaceae. Sugerimos que la oxigenación progresiva del Sistema Tierra causó un aumento en el inventario de sulfato marino, proporcionando así la presión selectiva para impulsar el cambio Neoproterozoico hacia la fotoautotrofia energéticamente eficiente dentro de las Clorobiáceas.

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El apoyo financiero se proporcionó a través de la Fundación Simons bajo los auspicios de Simons Collaboration on the Origin of Life (subvención n.º 290361FY18 para RES). GPF y MMP recibieron el apoyo del premio EAR de Sistemas Terrestres Integrados de la Fundación Nacional de Ciencias (subvención n.° 1615426 para GPF). XZ fue patrocinado por el Programa Shanghai Pujiang. GI acusa recibo de un MISTI Global Seed Award. Reconocemos las discusiones formativas con varios miembros del Laboratorio de Invocaciones, en particular con Benjamin Uveges, quien ayudó con la provisión de gráficos. RES agradece al Hanse-Wissenschaftskolleg su apoyo durante la finalización de este informe.

Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias, Instituto de Tecnología de Massachusetts, Cambridge, MA, EE. UU.

Xiaowen Zhang, Madeline M. Paoletti, Gareth Izon, Gregory P. Fournier y Roger E. Summons

Escuela de Oceanografía, Universidad Jiao Tong de Shanghai, Shanghai, China

Xiao Wen Zhang

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RES concibió el estudio y obtuvo la financiación para apoyar la investigación. GPF y MMP realizaron de forma independiente el análisis filogenómico. XZ desarrolló y verificó el procedimiento analítico, erradicando la UCM que permitía el análisis isotópico de los carotenoides BCF. XZ recopiló los datos isotópicos con el apoyo del laboratorio de GIXZ y redactó el borrador inicial del artículo, tras lo cual todos los autores contribuyeron.

Correspondencia a Xiaowen Zhang o Roger E. Summons.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Nature Ecology & Evolution agradece a Alexis Gilbert, Kliti Grice y los demás revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo. Los informes de los revisores pares están disponibles.

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Reimpresiones y permisos

Zhang, X., Paoletti, MM, Izon, G. et al. Adquisición tardía de la vía de fijación de carbono rTCA por parte de Chlorobi. Nat Ecol Evol (2023). https://doi.org/10.1038/s41559-023-02147-0

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Recibido: 10 de febrero de 2023

Aceptado: 30 de junio de 2023

Publicado: 03 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41559-023-02147-0

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