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Taxonomic and functional analyses of intact microbial communities thriving in extreme, astrobiology-relevant, anoxic sites
Bashir, Alexandra Kristin und Wink, Lisa und Duller, Stefanie und Schwendner, Petra und Cockell, Charles und Rettberg, Petra und Mahnert, Alexander und Beblo-Vranesevic, Kristina und Bohmeier, Maria und Rabbow, Elke und Gaboyer, Frederic und Westall, Frances und Walter, Nicolas und Cabezas, Patricia und Garcia-Descalzo, Laura und Gomez, Felipe und Malki, Mustapha und Amils, Ricardo und Ehrenfreund, Pascale und Monaghan, Euan und Vannier, Pauline und Marteinsson, Viggo und Erlacher, Armin und Tanski, George und Strauss, Jens und Bashir, Mina und Riedo, Andreas und Moissl-Eichinger, Christine
(2021)
Taxonomic and functional analyses of intact microbial communities thriving in extreme, astrobiology-relevant, anoxic sites.
Microbiome, 9 (1), Seite 50.
BioMed Central.
doi: 10.1186/s40168-020-00989-5.
ISSN 2049-2618.
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PDF
- Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB |
Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1186/s40168-020-00989-5 KurzfassungBackground: Extreme terrestrial, analogue environments are widely used models to study the limits of life and to
infer habitability of extraterrestrial settings. In contrast to Earth’s ecosystems, potential extraterrestrial biotopes are
usually characterized by a lack of oxygen.
Methods: In the MASE project (Mars Analogues for Space Exploration), we selected representative anoxic analogue
environments (permafrost, salt-mine, acidic lake and river, sulfur springs) for the comprehensive analysis of their
microbial communities. We assessed the microbiome profile of intact cells by propidium monoazide-based
amplicon and shotgun metagenome sequencing, supplemented with an extensive cultivation effort.
Results: The information retrieved from microbiome analyses on the intact microbial community thriving in the
MASE sites, together with the isolation of 31 model microorganisms and successful binning of 15 high-quality
genomes allowed us to observe principle pathways, which pinpoint specific microbial functions in the MASE sites
compared to moderate environments. The microorganisms were characterized by an impressive machinery to
withstand physical and chemical pressures. All levels of our analyses revealed the strong and omnipresent
dependency of the microbial communities on complex organic matter. Moreover, we identified an extremotolerant
cosmopolitan group of 34 poly-extremophiles thriving in all sites.
Conclusions: Our results reveal the presence of a core microbiome and microbial taxonomic similarities between
saline and acidic anoxic environments. Our work further emphasizes the importance of the environmental,
terrestrial parameters for the functionality of a microbial community, but also reveals a high proportion of living
microorganisms in extreme environments with a high adaptation potential within habitability borders. elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/141134/ |
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag |
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Zusätzliche Informationen: | This work was supported by European Community’s Seventh Framework Program (FP7/2007-2013) [grant agreement n° 607297]. |
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Titel: | Taxonomic and functional analyses of intact microbial communities thriving in extreme, astrobiology-relevant, anoxic sites |
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Autoren: | Autoren | Institution oder E-Mail-Adresse | Autoren-ORCID-iD | ORCID Put Code |
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Bashir, Alexandra Kristin | Diagnostic and Research Institute of Hygiene, Microbiology and Environmental Medicine, Medical University of Graz, Graz, Austria and Department of Microbiology and Archaea Center, University of Regensburg, Regensburg, Germany. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Wink, Lisa | Diagnostic and Research Institute of Hygiene, Microbiology and Environmental Medicine, Medical University of Graz, Graz, Austria. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Duller, Stefanie | Diagnostic and Research Institute of Hygiene, Microbiology and Environmental Medicine, Medical University of Graz, Graz, Austria. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Schwendner, Petra | UK Center for Astrobiology, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Cockell, Charles | UK Center for Astrobiology, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Rettberg, Petra | Radiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; petra.rettberg (at) dlr.de | https://orcid.org/0000-0003-4439-2395 | NICHT SPEZIFIZIERT | Mahnert, Alexander | Diagnostic and Research Institute of Hygiene, Microbiology and Environmental Medicine, Medical University of Graz, Graz, Austria. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Beblo-Vranesevic, Kristina | Radiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; kristina.beblo (at) dlr.de | https://orcid.org/0000-0002-4834-7121 | NICHT SPEZIFIZIERT | Bohmeier, Maria | Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Rabbow, Elke | Radiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; Elke.Rabbow (at) dlr.de | https://orcid.org/0000-0002-9301-2021 | NICHT SPEZIFIZIERT | Gaboyer, Frederic | Centre de Biophysique Moléculaire, Centre National de la Recherché Scientifique (CNRS), Orléans, France. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Westall, Frances | Centre de Biophysique Moléculaire, Centre National de la Recherché Scientifique (CNRS), Orléans, France. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Walter, Nicolas | European Science Foundation (ESF), Strasbourg, France. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Cabezas, Patricia | European Science Foundation (ESF), Strasbourg, France. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Garcia-Descalzo, Laura | Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial – Centro de Astrobiología (INTA-CAB), Madrid, Spain. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Gomez, Felipe | Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial – Centro de Astrobiología (INTA-CAB), Madrid, Spain. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Malki, Mustapha | Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Madrid, Spain. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Amils, Ricardo | Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Madrid, Spain. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Ehrenfreund, Pascale | Leiden Observatory, Universiteit Leiden, Leiden, The Netherlands. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Monaghan, Euan | Leiden Observatory, Universiteit Leiden, Leiden, The Netherlands. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Vannier, Pauline | MATIS, Reykjavík, Iceland. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Marteinsson, Viggo | MATIS, Reykjavík, Iceland and Faculty of Food Science and Nutrition, University of Iceland, Reykjavik, Iceland. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Erlacher, Armin | Institute of Environmental Biotechnology, Graz University of Technology, Graz, Austria. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Tanski, George | Alfred Wegener Institute Helmholtz Centre for Polar and Marine Research, Periglacial Research Unit, Potsdam, Germany. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Strauss, Jens | Alfred Wegener Institute Helmholtz Centre for Polar and Marine Research, Periglacial Research Unit, Potsdam, Germany. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Bashir, Mina | Division of Endocrinology and Metabolism, Department of Internal Medicine, Graz, Austria. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Riedo, Andreas | Sackler Laboratory for Astrophysics, Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands. | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Moissl-Eichinger, Christine | Diagnostic and Research Institute of Hygiene, Microbiology and Environmental Medicine, Medical University of Graz, Graz, Austria and BioTechMed, Graz, Austria. | https://orcid.org/0000-0001-6755-6263 | NICHT SPEZIFIZIERT |
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Datum: | 18 Februar 2021 |
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Erschienen in: | Microbiome |
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Referierte Publikation: | Ja |
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Open Access: | Ja |
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Gold Open Access: | Ja |
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In SCOPUS: | Ja |
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In ISI Web of Science: | Ja |
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Band: | 9 |
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DOI: | 10.1186/s40168-020-00989-5 |
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Seitenbereich: | Seite 50 |
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Verlag: | BioMed Central |
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ISSN: | 2049-2618 |
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Status: | veröffentlicht |
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Stichwörter: | Extreme environments, Microbiomes, Archaea, Bacteria, Propidium monoazide, Astrobiology, Spaceanalogue, Extremophiles, Extraterrestrial life, Metagenomics |
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HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr |
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HGF - Programm: | Raumfahrt |
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HGF - Programmthema: | Forschung unter Weltraumbedingungen |
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DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt |
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DLR - Forschungsgebiet: | R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen |
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - Projekt ISS LIFE 2.0 |
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Standort: |
Köln-Porz
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Institute & Einrichtungen: | Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie |
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Hinterlegt von: |
Kopp, Kerstin
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Hinterlegt am: | 12 Mär 2021 10:29 |
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Letzte Änderung: | 20 Jun 2021 15:54 |
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