Anaerobic ciliates as a model group for studying the biodiversity and symbioses in anoxic environments

Abstract

Ciliates are also of the most extensively studied and diverse groups of unicellular eukaryotes, and yet, their anaerobic representatives have been largely neglected; in part due to culturing difficulties. Although all main ciliate lineages contain anaerobes, their diversity and evolution of anaerobiosis are especially poorly understood and just starting to gain attention. In fact, Ciliophora is an excellent model group to study adaptations to life in anoxia, since it, apart from the aerobic majority, includes free-living and endobiotic obligately anaerobic lineages, facultative anaerobes, microaerophiles, and microaerotolerant species. The diversity of Metopida, the free-living order of obligately anaerobic class Armophorea, has been partially revised and significantly broadened during the past years, including numerous redescriptions using modern methods, as well as the description of novel families Tropidoatractidae and Apometopidae, several genera, and multiple species. Oxygen plays a crucial role in ATP production via oxidative phosphorylation that takes place in the mitochondrion in most known eukaryotes. Nevertheless, anaerobic ciliates, among many other eukaryotes that have adapted to low oxygen concentrations or even its absence, have modified their mitochondria and energetic metabolism to...

6 ABSTRAKT Nálevníci patří k nejrozsáhlejším a nejrozmanitějším skupinám jednobuněčných eukaryot, avšak jejich anaerobní zástupci byli do značné míry zanedbáváni; částečně kvůli kultivačním obtížím. Přestože všechny hlavní linie nálevníků obsahují anaeroby, jejich diverzita a evoluce anaerobiózy jsou zvláště málo studovány a teprve začínají získávat pozornost. Ve skutečnosti je kmen Ciliophora vynikající modelovou skupinou pro studium adaptací na život v anoxii, protože kromě aerobní většiny zahrnuje volně žijící a endobiotické obligátně anaerobní linie, fakultativní anaeroby, mikroaerofily i mikroaerotolerantní druhy. Diverzita řádu Metopida, volně žijících nálevníků ze striktně anaerobní třídy Armophorea, byla v posledních letech částečně revidována a výrazně rozšířena, včetně četných redeskripcí pomocí moderních metod, jakož i popisu nových čeledí Tropidoatractidae a Apometopidae, několika rodů a druhů. Kyslík hraje klíčovou roli při produkci ATP oxidační fosforylací, která se vyskytuje v mitochondrii ve většině známých eukaryot. Nicméně anaerobní nálevníci, mezi mnoha dalšími eukaryoty, kteří se přizpůsobili nízkým koncentracím kyslíku nebo dokonce jeho nepřítomnosti, modifikovali své mitochondrie a energetický metabolismus tak, aby byli schopní produkovat energii i při anoxii. Objev dvou nových tříd...