Phylogeny and Metabolic Potential of the Phylum SAR324

SAR324 ist eine Gruppe von Bakterien, die auf Ozeanen in der ganzen Welt zu finden sind. Besonders haufig sind sie in extremen Gebieten, wie hydrothermale Quellen, oder der Tiefsee (unter 1000 Meter) zu finden. Mithilfe einer neuen Methode zur Generierung von phylogenetischen Stammbaumen, die 120 bakterielle Marker-Gene, anstatt der bisher ublichen 16s rRNA Sequenzen verwendet, wird SAR324, fruher Teil der Deltaproteobakterien, nun als eigenes Phylum klassifiziert. Trotz der globalen Verbreitung haben sich nur sehr wenige Studien mit der Phylogenie, der Verbreitung und dem potentiellen Stoffwechsel von SAR324 beschaftigt. Daher haben wir alle offentlich verfugbaren Genome (65) von SAR324 gesammelt und zusatzlich 18 neue SAR324 Genome aus privaten und offentlichen Metagenomen generiert. Diese stammen von diversen, grosteils extremen Gebieten wie der Tiefsee oder unter dem Ross Eisschelf, einer 400 m dicken Eisscholle in der Antarktis. Anschliesend haben wir die gesammelten Genome nach strikten Grenzwerten basierend auf Kontamination und Vollstandigkeit gefiltert, sowie den besten Vertreter von redundanten Genomen ausgewahlt. Mit den verbleibenden 25, hochqualitativen Genomen haben wir dann phylogenetische Stammbaume konstruiert anhand derer das Phylum in 6 verschieden Untergruppen eingeteilt. Zusatzlich haben wir mithilfe verschiedener Methoden herausgefunden, welche Proteine und potentielle Stoffwechselwege die DNA-Sequenzen beinhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass SAR324 eine sehr versatile bakterielle Gruppe ist, die ein breites Spektrum von Stoffwechselwegen, darunter heterotrophe sowie autotrophe, besitzt. Jede Untergruppe besitzt spezielle Eigenschaften, die ein Uberleben in den jeweiligen Umgebungen ermoglichen. So besitzt z.B. die Gruppe 2A, die von der obersten, lichtdurchfluteten Schicht des Ozeans extrahiert wurden, Proteorhodopsin, ein Enzym das Licht zur Energiegewinnung nutzen kann. Die Gruppe 2D hingegen wurde in extrem Umgebungen der Tiefsee wie Schwarzen Rauchern oder unter 400 Metern Eis gefunden, und kann komplexe aromatische Verbindungen verstoffwechseln sowie mithilfe des Calvin-Benson-Zyklus anorganischen Kohlenstoff fixieren. Diese speziellen Eigenschaften in Kombination mit dem versatilen Stoffwechsel von SAR324 konnen die globale Verbreitung dieses Phylums erklaren.