két Chloroflexi osztály egymástól függetlenül fejlesztette ki a légköri hidrogén és szén-monoxid fennmaradásának képességét

a Thermomicrobium roseum szabályozza a hidrogén és a szén-monoxid dehidrogenáz expresszióját a tápanyag-éhezésre adott összehangolt válasz során

összehasonlítottuk a triplicate T. roseum tenyészetek transzkriptomjait tápanyagban gazdag (exponenciális növekedés) és tápanyag-korlátozott (álló fázis) feltételek. Összesen 401 gént szabályoztak jelentősen, és 539 gént szabályoztak jelentősen legalább kétszer (p < 10-6) a tápanyagkorlátozásra adott válaszként (ábra. 1a; S1 táblázat). Az energiabeszerzés és-felhasználás tekintetében három fő tendencia figyelhető meg. Először az energetikailag drága folyamatokhoz kapcsolódó géneket csökkentették, beleértve a riboszomális fehérjéket, a citokróm c és a menakinon bioszintézis enzimeket, valamint a megaplasmid által kódolt kemotaktikus és flagelláris apparátust (S1 táblázat). Másodszor, bizonyíték volt a belső szénraktárak mozgósítására, beleértve az acetoin-dehidrogenáz komplexet és az elektrontranszfer flavoprotein komplexet (ETF). Harmadszor, az expressziós profilok azt mutatják, hogy a légzési lánc kiterjedt átalakulása van. A heterotróf növekedésben részt vevő két primer respirációs dehidrogenázt (I. és II.típusú NADH dehidrogenázokat) csökkentették, míg a litotróf energiatermelésben részt vevő komplexeket és egy szukcinát-dehidrogenázt szabályoztak (ábra. 1a; S1 táblázat). Mindkét körülmények között az aerob légzést közvetítő terminális oxidázok erősen expresszálódtak, és nem volt bizonyíték más elektron akceptorok alkalmazására; a citokróm AA3 oxidáz mindkét fázisban expresszálódott, az alternatív citokróm bo3 oxidáz pedig az állófázis alatt szabályozódott. Ezzel szemben az F1Fo-Atpázt (ATP szintáz) csökkentették, ez a megállapítás összhangban van a légzési elektron donorok elérhetőségének várható csökkenésével a tápanyag korlátozása során (S1 táblázat).

a thermomicrobium roseum tápanyagban gazdag (exponenciális fázis) és tápanyagban korlátozott (álló fázisú) kultúráinak differenciális génexpressziója. a Vulkándiagram a gének relatív expressziós változását mutatja a tápanyag korlátozását követően. A hajtásváltozás három álló fázisú tenyészet normalizált transzkriptumbőségének arányát mutatja három exponenciális fáziskultúrával (biológiai ismétlések) osztva. Minden gént egy szürke pont képvisel, a légzőszervi géneket pedig a legenda szerint kiemelik. b, c hőtérképek az 1h-hidrogénáz (hhyLS; b) és az I. típusú szén-monoxid-dehidrogenáz (coxLSM; c) szerkezeti alegységeit kódoló feltételezett operonok normalizált bőségéről. Három exponenciálisan növekvő és három állófázisú biológiai replikáció esetében mutatjuk be a kilobázis-millió (rpkm) olvasási számot. HP = hipotetikus fehérje. d A szerves és szervetlen vegyületek aerob légzését közvetítő légzőkomplexek differenciális szabályozása. A komplexek differenciálisan árnyékoltak attól függően, hogy jelentősen szabályozottak-e (zöld), szabályozottak-e (narancssárga) vagy változatlanok (szürke) a tápanyagban korlátozott tápanyagban gazdag kultúrákhoz képest. A génnevek, a lokuszszámok és a transzkriptom abundancia átlagos hajtásváltozása minden komplex esetében látható. Shown are the structural subunits of type I NADH dehydrogenase (nuoA-E,H-N), type II NADH dehydrogenase (ndh), succinate dehydrogenase (sdhA-D), group 1h -hydrogenase (hhyLS), type I carbon monoxide dehydrogenase (coxLMS), heterodisulfide reductase (hdrABC), electron transfer flavoprotein (etfAB), sulfur-carrier protein (tusA), cytochrome aa3 oxidase (coxABC), cytochrome bo3 oxidase (cyoAB), and ATP synthase (atpA-H). Note that the physiological role of the highly upregulated hdrABC, etfAB, and tusA genes is yet to be experimentally validated in T. roseumban

a Thermomicrobium roseum tápanyag-korlátozó körülmények között szabályozza a H2 és a CO anyagcseréhez kapcsolódó géneket. Az 1H-hidrogénáz (hhyLS; trd_1878–1877) csoport szerkezeti alegységeit kódoló géneket , amelyek az oxigéntűrő enzimek egy csoportja , amelyekről ismert, hogy közvetítik a légköri H2 oxidációt, átlagosan 12,6-szeres szabályozással szabályozták (ábra. 1b). Szintén szabályozták a konzervált hipotetikus hhaabc fehérjéket (trd_1876–1874; 5.5-szeres) , ugyanazon feltételezett operonon kódolva, mint a szerkezeti alegységek, valamint az érési tényezők külön feltételezett operonja (trd_1873–1863; 3,1-szeres) (S2 ábra; S1 táblázat). Az I. típusú szén–monoxid–dehidrogenázt kódoló szerkezeti (trd_1206-1208) és érési (trd_1209-1215) alegységeket átlagosan kétszeresére emelték (ábra. 1c & S2) a tápanyag korlátozására adott válaszként. Összhangban a korábbi jelentésekkel CO hasznosítás ebben a szervezetben a növekedés során a szén-monoxid-dehidrogenáz gének erősen expresszálódtak mind exponenciális, mind stacionárius fázisú tenyészetekben. (Ábra. 1c; S1 táblázat). Ez arra utal, hogy a T. roseum CO-t használ a rendelkezésre álló szerves szén kiegészítésére a növekedés (mixotrófia) és a perzisztencia során. Ezek a megállapítások nagyjából hasonlóak más phyla-k, nevezetesen az Aktinobaktériumok és a Proteobaktériumok megfigyeléseihez, amelyek szerint a hidrogénáz és a szén-monoxid-dehidrogenáz expresszióját a szerves szén korlátozása indukálja .

összességében a génexpresszió legnagyobb különbsége egy 19 génből álló klasztert (trd_0160-0142) érintett, amely feltételezhetően részt vesz a kénvegyületek oxidációjában. A klaszter tartalmaz egy feltételezett oldható heterodiszulfid-reduktázt (hdrABC) kódoló gént, egy elektrontranszfer flavoprotein komplexet (etfAB), három kénhordozó fehérjét (tusA, dsrE1, dsrE2), három lipoátkötő fehérjét (lbpA) és különböző hipotetikus fehérjéket, amelyeket a perzisztencia során átlagosan 45-szeresével szabályoznak. Ezeknek a komponenseknek a többsége homológokkal rendelkezik egy olyan rendszerben, amelyről nemrégiben kimutatták, hogy közvetíti a különféle szerves és szervetlen kénvegyületek oxidációját a Hyphomicrobium denitrificans-ban . Ennek a klaszternek az egyik szerepe lehet az endogén vagy exogén tioltartalmú vegyületek aktiválásának és oxidációjának közvetítése. Ennek elérése érdekében azt jósoljuk, hogy a Hdr komplex katalizálja a diszulfidkötés kialakulását a tiolvegyület és egy kénhordozó fehérje (például TusA) között; a Hdr komplex ezután továbbítja a felszabadult elektronokat a légzési láncba, valószínűleg az ETF komplexen keresztül. Ezt a fogalmat alátámasztva a tiol-oxidáció diszulfiddá exergonikus oxigénnel, mint terminális elektron akceptorral. Míg a Hdr komplexeket leginkább a metanogén archeák heterodiszulfid redukciójában betöltött szerepük jellemzi, kénoxidáló és szulfát-redukáló baktériumokban is tanulmányozták őket, ahol fiziológiailag reverzibilisnek bizonyultak . Következetesen, a T. roseum Hdr komplexe a legszorosabb rokonságban áll a kénoxidáló Sulfobacillus, Hyphomicrobiumés Acidithiobacillus törzsek . Valószínűnek tűnik, hogy a T. roseum túlélési előnyt élvezne, ha kihasználhatja a geotermikus forrásokban rendelkezésre álló csökkentett kénvegyületeket. Azonban további munkára van szükség a rendszer aktivitásának, szubsztrátjainak és fiziológiai szerepének ellenőrzéséhez.

ezek az eredmények együttesen azt mutatják, hogy a T. roseum metabolikusan rugalmasabb, mint azt korábban gondolták. Fig. Az 1d szemlélteti a légzési lánc várható átalakulását, amely a tápanyagban gazdagról a tápanyagban korlátozott körülményekre való áttérés során következik be. A szervetlen vegyületek hasznosításában részt vevő enzimek felszabályozása, a NADH oxidációban részt vevő géncsoportok leszabályozásával együtt, arra utal, hogy T. a roseum olyan mechanizmusokat fejlesztett ki, amelyek fenntartják az aerob légzést a tápanyag-ingadozások és a nélkülözések ellenére a környezetében.

a T. roseum aerob módon oxidálja a H2-t és a CO-t széles koncentrációtartományban, beleértve a légköri szinteket is, a perzisztencia során

az 1h-hidrogenáz csoportot és az I. típusú szén-monoxid-dehidrogenázt kódoló gének magas expressziós szintje azt sugallta, hogy a T. roseum a légköri H2 és CO oxidálásával támogathatja a perzisztenciát. Ennek tesztelésére inkubáltuk a tápanyag-korlátozott t-tenyészeteket. roseum a környezeti levegő fejtér kiegészített ~14 ppmv vagy H2 vagy CO, és figyelemmel kíséri a fogyasztás gázkromatográfiával. Hipotézisünkkel összhangban a kultúrák aerob módon oxidálták mindkét gázt elsőrendű kinetikai folyamatban; 71 órán belül ezeknek a gázoknak a keverési aránya (103 ppbv H2, 22 ppbv CO) ötször volt a légköri szint alatt (ábra. 2a, b). Ez jelenti mind az aerob H2 légzés, mind a légköri H2 oxidáció első megfigyelését a chloroflexi törzsön belül.

Termomicrobium roseum tenyészetek Hidrogenáz és szén-monoxid dehidrogenáz aktivitása a tápanyagok korlátozása során. a, B molekuláris hidrogén (H2; A) és szén-monoxid (CO; b) oxidációja a légkör alatti szintre T. roseum tenyészetek által. A hibasávok három biológiai replikátum szórását mutatják, a hővel elpusztított sejteket negatív kontrollként figyelték meg (szürke szaggatott vonalak). A H2 és a CO keverési aránya logaritmikus skálán jelenik meg, a szaggatott vonalak pedig a H2 (0,53 ppmv) és a CO (0,10 ppmv) átlagos légköri keverési arányát mutatják. c, d a H2 (c) és CO (D) oxidáció látszólagos kinetikai paraméterei T. roseum egész sejtek által. A legjobb illeszkedési és kinetikai paraméterek görbéit Michaelis–Menten nemlineáris regressziós modell alapján számítottuk ki. A Lineeweaver-Burk, Hanes-Woolf és Eadie-Hofstee parcellák alapján kiszámított értékeket az S2 táblázat mutatja. e a hidrogenáz és a szén-monoxid dehidrogenáz aktivitás Zimográfiás megfigyelése T. roseum egészsejtes lizátumokban. Az első két sáv fehérje létrát és teljes fehérjét mutat, Coomassie kékkel festve. A harmadik és a negyedik sáv hidrogénáz-és szén-monoxid-dehidrogenáz aktivitást mutat, amelyet a mesterséges elektron-akceptor nitroblue tetrazolium festett H2-ben gazdag légkörben. f a hidrogenáz aktivitás amperometriás mérése T. roseum egész sejtekben. A H2 oxidáció sebességét hidrogénelektródával mértük a légzőszervi leválasztókkal és ionoforokkal végzett kezelés előtt és után karbonil-cianid m-klór-fenil-hidrazin (CCCP), nigericin és valinomicin

a teljes sejt kinetikai mérések azt mutatták, hogy T. a roseum hatékonyan oxidálja a H2-t és a CO-t a koncentrációk széles skáláján keresztül a hidrogénáz és a szén-monoxid-dehidrogenáz aktivitás révén. Tenyészetekben az enzimek mérsékelt látszólagos sebességet mutatnak (Vmax app 376 nmol H2 és 149 nmol CO G−1 fehérje min−1) és mérsékelt látszólagos affinitást (Km app 569 nM H2 és 285 nM CO) ezekre a szubsztrátokra (ábra. 2c, d; S2 táblázat). A szén-monoxid-dehidrogenáz tekintetében ezek a megfigyelések összhangban vannak azzal, hogy a szervezet képes a CO-t magas koncentrációban felhasználni a növekedéshez, a légköri koncentrációkat pedig a perzisztencia érdekében. Az 1H-hidrogénáz csoport látszólagos kinetikai paraméterei jobban hasonlítanak a verrucomikrobiális metanotroph Methylacidiphilum fumariolicum (Km = 600 nM) esetében a közelmúltban leírtakhoz, mint a korábban leírt légköri H2 scavengerek nagy affinitású, alacsony aktivitású hidrogénázaihoz (Km < 50 nM) . Összességében ezek az eredmények azt sugallják, hogy a T. roseum kihasználhatja a megnövekedett H2 és CO koncentrációt, ha geotermikus tevékenység révén elérhető, és más módon fennmarad ezeknek a gázoknak a légköri koncentrációiban.

a megfigyelt egészsejtes aktivitással összhangban a sejtlizátumok natív poliakrilamid géleken futnak, amelyek erősen festettek hidrogénáz és szén-monoxid-dehidrogenáz aktivitás szempontjából (ábra. 2e). A fő sávok molekulatömege a szén-monoxid-dehidrogenáz-dimer várható molekulatömegén volt, kissé a hidrogén-dimer várható molekulatömege alatt . Ez összeegyeztethető más organizmusokon végzett biokémiai vizsgálatokkal, amelyek kimutatták, hogy az I. típusú szén-monoxid-dehidrogenázok és az 1h-hidrogenázok homodimereket képeznek . Ezután ellenőriztük, hogy a hidrogénáz a H2 oxidáció mérésével kapcsolódott-e a légzési lánchoz H2 elektróda aerob körülmények között. A kezeletlen sejtek gyors ütemben oxidálják a H2-t. Ez az aktivitás 2,5-szeresére csökkent a légzési leválasztó CCCP hozzáadása után, és megszűnt az ionofor valinomicin hozzáadása után, míg a protonofor nigericin esetében nem volt szignifikáns változás a H2 oxidációs sebességében (ábra. 2f). Ezeknek az eredményeknek a kombinációja azt sugallja, hogy a hidrogén oxidációja szorosan kapcsolódik a légzési lánchoz, és ez a kölcsönhatás kapcsolódhat a membrán elektromos gradienséhez (Ft), de nem a pH gradienséhez (Ft).

a transzkriptom analízis és az aktivitási vizsgálatok eredményei tehát arra utalnak, hogy a T. roseum a légköri H2 és CO oxidációja révén fennmarad. Javasoljuk, hogy az 1H-hidrogénáz és az I. típusú szén-monoxid-dehidrogenáz csoport közvetlenül használja a légköri H2-ből és CO-ból származó elektronokat az aerob légzés támogatására (ábra. 1d). Valószínű, hogy ezeket az elektronokat elektronhordozókon keresztül továbbítják a menakinon medencébe, majd ezt követően átviszik a terminális oxidázokba. Azonban további vizsgálatokra van szükség annak igazolására, hogy ezek a fehérjék funkcionálisan és fizikailag hogyan hatnak a légzési láncra, beleértve lokalizációjukat és mely elektronhordozókkal lépnek kölcsönhatásba. A Kloroflexi genetikai kezelhetetlensége és a specifikus hidrogénáz vagy szén-monoxid-dehidrogenáz inhibitorok hiánya miatt nem tudtuk meghatározni sem a H2, sem a CO oxidáció szükségességét a szervezet hosszabb túléléséhez. Korábbi tanulmányok azonban kimutatták, hogy az 1H-hidrogenáz csoport genetikai deléciója csökkenti az M. smegmatis sejtek és a Streptomyces avermitilis exospores hosszú élettartamát .

a légköri gázok eltávolítása potenciálisan közös perzisztencia stratégia az aerob heterotróf Kloroflexi

miután bebizonyította, hogy T. a roseum oxidálja a légköri nyomgázokat a perzisztencia során, később megvizsgáltuk, hogy ez a Chloroflexi által alkalmazott közös stratégia. Először a thermogemmatispora SP légzési képességeit elemeztük. T81, egy heterotróf cellulolitikus és sporuláló termofil, amelyet korábban az új-zélandi Tikitere geotermikus talajaiból izoláltunk . A szervezet genomjának elemzése (Assembly ID: GCA_003268475.1) azt mutatta, hogy a T-hez hasonló központi légzési lánc komponenseket kódol. roseum, beleértve a primer dehidrogenázokat (nuo, ndh, sdh), terminális oxidázokat (cox, cyo) és ATP szintázt (atp). A genom kódolja az 1H-hidrogenáz csoport szerkezeti alegységeinek feltételezett operonjait, ennek a hidrogenáznak az érési tényezőit, valamint az I. típusú szén-monoxid-dehidrogenáz szerkezeti alegységeit (S3 ábra). A T. roseum által kódolt feltételezett heterodiszulfid-reduktáz és ETF komplexek homológjai azonban hiányoznak a Thermogemmatispora sp-ből. T81 Genom.

igazoltuk, hogy a termogemmatispora sp. A T81 aktívan fogyasztja a H2-t és a CO-t. A szervezet lassan oxidálta a rendelkezésre álló H2 és CO-t a fejtérben a légköri szint alá (120 ppbv H2, 70 ppbv CO) ~320 h felett (ábra. 3a, b). Bár korábban kimutatták , hogy ez a törzs oxidálja a szén-monoxidot, ez az első megfigyelés, hogy ezt megteheti a légköri koncentráció alatt és a perzisztencia során. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy eltérő evolúciós történetük és ökológiai fülkéjük ellenére a Thermogemmatispora sp. A T81 és a T. roseum hasonló anyagcsere-stratégiákat fejlesztett ki a tápanyag-korlátozás túlélése érdekében.

a Thermogemmatispora sp Hidrogénáz és szén-monoxid dehidrogenáz aktivitása. T81 a sporuláció során. A molekuláris hidrogén (H2; A) és a szén-monoxid (CO; b) atmoszférikus szint alatti oxidációja Thermogemmatispora sp. T81 kultúrák. A hibasávok három biológiai replikátum szórását mutatják, a hővel elpusztított sejteket negatív kontrollként figyelték meg (szürke szaggatott vonalak). A H2 és a CO keverési aránya logaritmikus skálán jelenik meg, a szaggatott vonalak pedig a H2 (0,53 ppmv) és a CO (0) Átlagos légköri keverési arányát mutatják.10 ppm)

a hidrogénázok és a szén-monoxid-dehidrogenázok nyilvánosan elérhető referencia genomokon belüli eloszlásának elemzése azt mutatta, hogy az aerob Chloroflexi körében gyakori jellemző a nyomgáz-leválasztás genetikai képessége. Pontosabban, az 1h-hidrogenázokat és az I. típusú szén-monoxid-dehidrogenázokat a Thermomicrobiales (class Chloroflexia) négy referencia genomjából háromban, a Ktedonobacteriales (class Ktedonobacteria) öt referencia genomjából négyben kódolták (ábra. 4a, b). Ez utóbbi magában foglalja a heterotróf talajbaktérium, a Ktedonobacter racemifer és a nitrit-oxidáló bioreaktor izolátum Nitrolancea hollandica genomját . Ezen kívül hét törzs a fotoszintetikus rend Chloroflexales kódolt csoport 1F és / vagy csoport 2A-hidrogénázok (S4 ábra). Kimutatták, hogy ezek a hidrogenáz osztályok közvetítik az aerob H2 oxidációt számos baktériumban, beleértve az acidobacterium ailaaui és az M. smegmatis szub légköri koncentrációit is . Ezenkívül egy metatranszkriptóm tanulmány kimutatta, hogy a Roseiflexus Fajok 1F-hidrogenáz csoportjának homológjai éjszaka erősen expresszálódnak a geotermikus mikrobiális szőnyegekben . Ezért valószínű, hogy az aerob H2 légzés és esetleg a légköri H2 oxidáció tulajdonságai kiterjednek ennek a törzsnek a fotoszintetikus törzseire is. Egy sor metagenom-összeszerelt Genom , beleértve a bőséges ellin6529 jelölt osztályt is, szintén kódolta az aerob H2 és CO oxidáció génjeit (S4 ábra & S5). A korábbi jelentésekkel összhangban a Dehalococcoidia kódolja az 1a csoport-hidrogénázokat, amelyekről ismert, hogy megkönnyítik a dehalorespirációt .

az 1h-hidrogenáz és az I. típusú szén-monoxid-dehidrogenáz evolúciós története. Filogenetikai fák, amelyek az 1h-hidrogénáz (hhil; a) és az I. típusú szén-monoxid-dehidrogenáz (coxL; b) csoport katalitikus (nagy) alegységeinek eloszlását és evolúciós történetét mutatják a Chloroflexi törzsben. A Chloroflexi szekvenciák (osztály szerint jelölve) félkövér betűkkel vannak feltüntetve a referencia szekvenciákkal szemben (phylum jelöléssel). A fákat aminosav-szekvenciák felhasználásával építették fel a maximális valószínűség módszerével (részleges delécióval kezelt rések), és 100 replikációval indították el őket. A fák 1G-hidrogenáz-szekvenciákkal (WP_011761956.1, WP_048100713.1) és II-es típusú szén-monoxid-dehidrogenáz-szekvenciákkal (WP_011388721.1, WP_012893108.1) gyökereztek. A chloroflexi törzsben található egyéb légzőszervi felvételi hidrogénázok eloszlását a genomokban és a metagenom-összeszerelt genomokban (MAGs) az S4.ábra mutatja. Az I. típusú szén-monoxid-dehidrogenázok eloszlását a metagenom által összeállított genomokban (MAGs) a chloroflexi törzsben az S5 ábra mutatja

elemzéseink azt sugallják, hogy a légköri H2 és CO oxidációs kapacitás két vagy több alkalommal fejlődhetett ki a Kloroflexin belül. A filogenetikai fák azt mutatják, hogy a Kloroflexiából és a Ktedonobaktériumokból származó 1H-hidrogénázok csoportja eltérő, és két különálló, robusztusan támogatott ágra esik (ábra. 4a). Ezért valószínűbb, hogy a Kloroflexia és a Ktedonobaktériumok egymástól függetlenül szerezték meg ezeket az enzimeket, például más Terrabaktériumok horizontális géntranszfer eseményeinek eredményeként, ahelyett, hogy vertikálisan öröklik őket egy közös őstől. A filogenetikai elemzés azt is sugallja, hogy az I. típusú szén-monoxid-dehidrogenáz két vagy három alkalommal is megszerezhető ebben a törzsben (ábra. 4b). A valószínű független akvizícióval összhangban a hidrogénázt és a szén-monoxid-dehidrogenázt kódoló feltételezett operonok a T. roseumban (S2 Ábra) és a Thermogemmatispora sp-ben. A T81 (S3 ábra) egyértelműen szervezett. Például a szén-monoxid-dehidrogenáz szerkezeti és kiegészítő tényezői egyetlen feltételezett operonban vannak kódolva a Thermogemmatispora sp-ben. T81 (coxMSLIG), de elválasztjuk egy szerkezeti operon (coxGSLM) és kiegészítő operon (beleértve coxG és coxE) a T. roseum. Ezek az eredmények megegyeznek a hhyL és coxL gének horizontális terjesztésére vonatkozó korábbi következtetésekkel, és azt sugallják, hogy erős szelektív nyomás van a perzisztenciát támogató metabolikus enzimek megszerzésére. Megfigyeléseik más magyarázatai azonban nem zárhatók ki, és további elemzésre van szükség a hidrogénázok és a szén-monoxid-dehidrogenázok összetett evolúciós történetének feltárásához.

ökológiai és biogeokémiai jelentősége metabolikus rugalmasság és nyom gáz oxidáció Chloroflexi

aerob heterotróf baktériumok a törzs Chloroflexi több metabolikusan Sokoldalú, mint korábban gondolták. A transzkriptom elemzések egyértelműen azt mutatják, hogy a T. roseum szabályozza az anyagcserét a tápanyagok korlátozására reagálva, lehetővé téve az exogén szervetlen vegyületek és valószínűleg endogén széntartalékok kombinációjának fennmaradását. Ennek alátámasztására a gázkromatográfiás mérések azt mutatták, hogy a baktérium hatékonyan oxidálja a H2-t és a CO-t a légköri szint alatti koncentrációkig a perzisztencia során egy aerob légzési folyamat révén. Hasonló eredményeket értünk el a Ktedonobaktérium izolátum Thermogemmatispora sp. T81, ami arra utal, hogy a nyomgáz eltávolítása az aerob Chloroflexi által alkalmazott közös perzisztencia-stratégia lehet. A primer szekvencia filogenitásának és az operon szerkezetének elemzése azt mutatja, hogy az 1.csoportba tartozó h-hidrogénázok és a szén-monoxid-dehidrogenázok ezekben az organizmusokban különböző kládokba tartoznak, és viszonylag eltérőek. Ezért valószínű, hogy ezek az organizmusok horizontálisan megszerezték a légköri H2 és CO oxidációs képességét külön események révén, bár más magyarázatok is lehetségesek. A perzisztencia stratégiák látszólagos konvergenciája figyelemre méltó, tekintettel a különálló evolúciós történetekre, a perzisztencia morfológiáira (azaz a sporulációra a T81-ben), valamint ezeknek a baktériumoknak az ökológiai fülkéire. Az erőforrás-generalizmus tehát valószínűleg közös ökológiai stratégia a Kloroflexi túlélésére olyan környezetben, ahol a szerves szén és más tápanyagok időszakosan szűkösek lehetnek.

tágabb értelemben ezek az eredmények tiszta tenyésztési támogatást nyújtanak annak a hipotézisnek, miszerint a légköri szén-monoxid a perzisztencia energiaforrásaként szolgál . Eredményeink azt sugallják, hogy a szén-monoxid-dehidrogenáz expressziója és aktivitása összefügg a perzisztenciával, és bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a légköri CO elektrondonorként szolgálhat az aerob légzési lánc számára ebben az állapotban. Valójában, mint a légköri H2 esetében, a légköri CO valószínűleg megbízható energiaforrás a mikrobiális túléléshez, mivel mindenütt jelen van, diffúziós és energiasűrűség. Ezeket az eredményeket integrálva a tágabb irodalomba, valószínű, hogy a légköri CO oxidáció általános stratégia, amely támogatja az aerob heterotróf baktériumok hosszú távú túlélését. Valójában korábban számos heterotróf baktériumról azt a következtetést vonták le, hogy képesek oxidálni a légköri CO-t , beleértve a Proteobaktériumokat , Aktinobaktériumokat és egy Thermogemmatispora törzset . Ezenkívül más adatkészletek kimutatták, hogy a szén-monoxid-dehidrogenáz expressziója más aerob organizmusok tápanyag-korlátozása során aktiválódik . A légköri H2-vel ellentétben azonban genetikai és biokémiai vizsgálatokkal továbbra is igazolni kell , hogy a légköri CO oxidáció javíthatja a baktériumok túlélését a perzisztencia során. A korábbi aktivitásalapú mérésekkel összhangban a transzkriptom elemzés azt mutatja, hogy a T. roseum a növekedés során magas szinten fejezi ki a szén-monoxid-dehidrogenázt. Ellentétben a karboxidotrófokkal, mint például az Oligotropha karboxidovoránokkal, T. a roseum mint karboxydovore nem képes kemolithoautotrofikusan növekedni, ehelyett úgy tűnik, hogy a CO-t kiegészítő energiaforrásként használja a heterotróf növekedés során. A T. roseum szén-monoxid-dehidrogenáz széles kinetikai tartománya az egész sejtekben valószínűleg lehetővé teszi, hogy ez az izolátum mind a mindenütt elérhető légköri CO-n fennmaradjon, mind pedig mixotrofikusan növekedjen mikrokörnyezetekben, ahol a CO magas koncentrációban (6000 ppmv-ig) elérhető geotermikus aktivitás .

végül ez a tanulmány megállapítja, hogy a Kloroflexi a kísérletileg kimutatott harmadik törzs, amely az aktinobaktériumokat és az Acidobaktériumokat követi . Az itt tett megállapítások hasonlóak az actinobacterium Mycobacterium smegmatis és acidobacterium Pyrinomonas methylaliphatogenes esetében korábban jelentettekhez , mindkettő a heterotróf légzésről a légköri H2 oxidációra vált át az energiakorlátozásra reagálva, beleértve az 1H-hidrogenázok expresszióját is. Adott legalább négy másik tenyésztett phyla (ábra. 4a) és két jelölt phyla is kódolja az 1H-hidrogenázokat, egyre valószínűbbnek tűnik, hogy a légköri H2 általános energiaforrásként szolgál az aerob heterotróf baktériumok számára. Ez a megfigyelés potenciálisan biogeokémiai szempontból is jelentős, mivel az aerob talajbaktériumok köztudottan a globális hidrogénciklus fő mosogatói . További munka, azonban, szükség van ezeknek a tesztelésére, hogy ezek az elvek kiterjednek-e a mezofil talajkörnyezetben ÉLŐ, még mindig rejtélyes Kloroflexi fajokra.