Anadl sylffwr poeth: archaea eithafoffil yn taflu goleuni newydd ar esblygiad metaboledd sylffwr
Mae cynhyrchu egni trwy ddefnyddio cyfansoddion sylffwr yn un o'r mathau mwyaf hynafol o fetaboleddau a ddefnyddiwyd gan ficro-organebau cyntefig i ffynnu ar y Ddaear anocsig gynnar. Mae esblygiad y math hwn o fywyd microbaidd yn parhau i fod yn aneglur.
Tarddell asidig hyperthermal “Oreshek” (“Nutlet”), Penrhyn Kamhatka, RwsiaArweiniodd y cynnydd mewn ocsigen yn yr atmosffer oddeutu 2.5 biliwn o flynyddoedd yn ôl at groniad o sylffad, y ffurf fwyaf ocsidiedig o sylffwr. Datblygodd gostwng sylffad i fod y broses bwysicaf yng nghylchred byd-eang sylffwr. Mae'n broses ficrobaidd drechol mewn amgylcheddau di-ocsigen, megis gwaddodion morol a dŵr croyw. Serch hynny, mae'r dystiolaeth ddaearegol o ficrobau’n gostwng sylffad yn ddadfathiadol [dissimilatory sulfate reduction] (DSR)yn dyddio'n ôl tua 3.5 biliwn o flynyddoedd yn ôl, ac yn rhagddyddio ymddangosiad ocsigen yn yr atmosffer.
Gan fod bywyd cynnar yn esblygu o dan amodau poeth ac anocsig, roedd yn bwysig felly archwilio micro-organebau mewn ecosystemau modern sydd ag amodau tebyg yn eu hamgylcheddau i'r rhai hynny oedd ar y Ddaear gynnar. Felly roedd yr astudiaeth yn canolbwyntio ar yr archaeon newydd 'Candidatus Vulcanisaeta moutnovskia', micro-organeb sy'n ffynnu mewn asid a thymheredd poeth mewn tarddellau poeth asidig ym Mhenrhyn Kamchatka (Rwsia).
Mewn erthygl a gyhoeddir yn Nature Microbiology, mae tîm rhyngwladol o ymchwilwyr dan arweiniad Dr Nikolay Chernyh a’r Athro Elizaveta Bonch-Osmolovskaya o Sefydliad Microbioleg Winogradsky ym Moscow, ynghyd â chydweithwyr o Madrid, Fienna a Chanolfan Biotechnoleg Amgylcheddol (CEB) Ysgol Gwyddorau Naturiol Prifysgol Bangor yn datgelu bod y gostyngiad mewn sylffad yn y darddell boeth i'w briodoli i 'Candidatus Vulcanisaeta moutnovskia'. Defnyddiodd y tîm dechnegau proffilio cymunedau microbaidd yn ogystal ag arbrofion twf, radioisotopau a phroteomeg ynghyd â dadansoddi taflwybr esblygiadol genynnau DSR.
Ni wyddys llawer am ostyngiad sylffad mewn Archaea, o'i gymharu â Bacteria, y grŵp mwyaf niferus o organebau byw. Ond mae'r dadansoddiad genomau yn awgrymu bod y genynnau ar gyfer yr ail adwaith mewn DSR yn fwy hynafol mewn Archaea, a'u bod mwy na thebyg hyd yn oed yn bresennol yn yr organeb ddamcaniaethol, y “Rhagflaenydd Cyffredin Cynhwysol Olaf" [Last Universal Common Ancestor] (LUCA).
“Yn amlwg, mae'r gostyngiad sylffad yn y darddell boeth yn cael ei hwyluso gan 'Vulcanisaeta' sydd wedi recriwtio loci genynnol ar gyfer y broses hon gan facteria, eu cymdogion yn yr amgylchedd, amser maith yn ôl. Mae'n bosibl y gellir ystyried 'Vulcanisaeta' yn ffurf greiriol ar fywyd mewn amgylcheddau o'r fath ac mae'n organeb enghreifftiol wych ar gyfer astudio esblygiad metaboledd sylffwr”, meddai'r Athro Peter Golyshin o Ganolfan Biotechnoleg Amgylcheddol Prifysgol Bangor, a gyfrannodd at ddadansoddi'r data proteomeg yn yr astudiaeth hon.
Roedd y gwaith yn cynnwys ymchwilwyr o Ganolfan Ymchwil Biotechnoleg Ffederal Rwsia a Phrifysgol y Wladwriaeth Lomonosov Moscow (Rwsia), y Centro Nacional de Biotecnología (CSIC) a Sefydliad Catalysis (CSIC), Madrid (Sbaen), Prifysgol Fienna (Awstria ), ITQB NOVA (Portiwgal) a Phrifysgol Bangor (y Deyrnas Unedig).
Papur gwreiddiol: Nature Microbiology, doi: 10.1038/s41564-020-0776-z