科研 EM：三种新型脱硫杆菌纲的基因组特征扩展了该细菌门的代谢和系统发育多样性

  这项研究展示了生物信息学工具在探索和定义不可培养有机体方面的效用，有助于弥合大多数未培养生物带来的巨大知识鸿沟。

  本研究报道了脱硫杆菌门中三个新纲的基因组特征。第一个新纲（拟定名称为Candidatus‘Anaeroferrophillalia’）的特征是异养生长，发酵或利用多硫化物、四硫酸盐或硫代硫酸盐作为电子受体。在没有有机碳源的情况下，通过厌氧乙酰辅酶A（WL）途径和使用氢或Fe（II）作为电子供体进行自养生长。第二个新纲（拟定名称Candidatus‘ Anaeropigmentia’）的特征是在低氧浓度下生长，以及合成甲基/烷基载体CoM的能力，这种能力在古细菌中都会存在，但在细菌结构域中很少见。根据类胡萝卜素（番茄红素）的产生能力推断了其色素沉着。第三个新纲（拟用名称Candidatus ‘Zymogenia’）是发酵异养生长能力强，底物范围广，部分成员能适应高盐环境。对这三个纲的分布模式的分析表明，作为稀有群落，它们能适应多种生境，相对于有氧的（如远洋和农田）环境，它们更喜欢厌氧的陆地、淡水和海洋环境。研究之后发现，‘Zymogenia’ 纲的一些成员特别偏爱高盐度环境，如高盐度微生物垫和泻湖。

  译名：三种新型脱硫杆菌纲的基因组特征扩展了该细菌门的代谢和系统发育多样性

  来自Zodletone春季沉积物和12个地点（表1）收集的30个脱硫杆菌目Desulfobacterota MAGs聚类为3个不同的分支，分别包括7、17和6个基因组，与GTDB r95分类大纲中目前公认的20个脱硫杆菌纲中的任何一个都不同（表1；图1）。这些基因组与脱硫杆菌内所有其他纲的代表性基因组之间的平均氨基酸同源性（AAI）和共享基因含量（SGC）分别为41.63%±0.96%–42.71%±1.04%（AAI）和44.52%±4.28%–51.61%±4.37%（SGC），证实了它们在脱硫杆菌纲中的独特位置。此外，获得的相对进化分歧值为0.38-0.42，证实了所有三个谱系的不同的类级指定。根据RDP-II分类大纲，从代表性基因组中提取的16S rRNA基因序列将所有三组作为 ‘uncultured Deltaproteobacteria’ 分箱的成员归入Deltaproteobacteria纲Proteobacteria门。在SILVA分类学概要版本138.1中，将这些分支归类为脱硫杆菌目的未鉴定成员（分支1）、Sva085门的成员（分支2）和脱硫杆菌门的uncultured成员（分支3）。因此，本研究建议将这30个基因组分为三个不同的类别，基于对它们基因组预测的代谢特性的定义，提出了以下名称，如下所述：（1）Candidatus‘Anaeroferrophillalia’ （Anaeroferrophillales目，Anaeroferrophillacea科），以Anaeroferrophilluswilburensis作为模式材料（GenBank 组装，登录号JAFGSY000000000），该名称反映了其对厌氧环境的偏好，并预测在没有有机底物的情况下利用Fe（II）作为补充电子供体的能力；（2）Candidatus‘Anaeropigmentia’（Anaeropigmentiales目，Anaeropigmentiaceae科），以Anaeropigmentusantarcticus作为模式材料（IMG 组装，登录号3300022855_4），该名称反映了其对厌氧环境的偏好和对色素生物合成的预测能力；（3）Candidatus‘Zymogenia’（Zymogeniales目，Zymogeniaceaea科），以Zymogenussaltonus作为模式材料（GenBank 组装，登录号JAFGIX000000000），该名称反映了其对发酵代谢模式的偏好（zymo：希腊语，消化和发酵）。代表性类型材料MAG是根据从完成度（90%）、污染（5%）和在组件中存在rRNA操纵子推导出的MAG质量来选择的。根据纲的AAI值，这三个纲进一步划分为3目6科10属。下面，本研究对这三个纲的代谢能力、生理偏好和生态分布进行更详细的分析。

  图1. 最大似然系统发育树基于： （A）GTDB r95中所有脱硫杆菌类别的120个单拷贝基因的串联比对，以及（B）脱硫杆菌类别的16S rRNA基因与GTDB r95中培养的代表的串联比对。 这里描述的三个新类别是按照图例所示的颜色编码的。 显示具有≥70%支持的分支的引导值（来自100个引导）。2 结构、生理和代谢特征2.1 ‘Anaeroferrophillalia’ 纲2.1.1 一般基因组特征

  ‘Anaeroferrophillalia’ 纲的基因组平均大小为（2.80±0.33 Mbp）、GC含量为（52.66%±5.63%）和基因长度为（937.07±37.07 bp）（表1）。在结构上，根据其拥有脂多糖生物合成编码基因，以及缺乏编码肽聚糖五甘氨酸连接的基因，预测其具有革兰氏阴性细胞壁。杆状决定基因rodA/mreB和鞭毛组装编码基因的存在表明鞭毛细胞呈杆状。防御机制包括CRISPR防御系统和I型限制性内切酶。未发现特殊细胞内结构的证据，例如细菌微室、纳米室或磁小体。

  根据呼吸细胞色素c氧化酶（复合物IV）成分的缺失、限氧细胞色素bd复合物的存在，以及氧化应激酶过氧化氢酶、红霉素、烷基过氧化氢还原酶和过氧化物酶的鉴定，‘Anaeroferrophillalia’ 纲成员似乎是严格厌氧菌。通过鉴定甘氨酸甜菜碱/脯氨酸ABC转运蛋白ProXWV预测其具有渗透调节能力。

  ‘Anaeroferrophillalia’ 纲的基因组具有强大的生物合成能力，基本上没有氨基酸或辅因子营养缺乏。编码Embden–Meyerhof–Parnas（EMP）和非氧化磷酸戊糖途径（PPP）的基因的存在表明了异养生长能力。然而，有限数量的糖（葡萄糖、果糖和甘露糖）似乎可支持其生长（图2A）。同时，降解氨基酸的能力似乎是有限的（图2A），缺乏编码β-氧化途径的基因排除了中链和长链脂肪酸的潜在生长。另一方面，所有基因组编码乳酸利用酶D-乳酸脱氢酶（细胞色素）[EC：1.1.2.4]，表明其有能力在D-乳酸上生长（图2A）。同时，厌氧苯甲酸盐代谢的途径似乎存在于所有基因组中，这表明芳香族化合物的降解具有特殊性（图2A）。由D-乳酸或糖代谢生成的丙酮酸可通过所有基因组编码的丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶代谢为乙酰辅酶A，随后通过乙酸CoA连接酶将乙酰辅酶A转化为乙酸盐，并伴随底物水平磷酸化（SLP）（图2A）。

  除发酵能力外，还在 ‘Anaeroferrophillalia’ 纲中确定了可能的呼吸活动。基于基因组分析确定的可能电子供体包括通过D-乳酸脱氢酶的D-乳酸 [EC：1.1.2.5]。该酶已在几种硫酸盐还原剂中进行了研究，发现其生理电子受体为铁色素c3，可作为ETS的入口点，电子可能会转移到基因组编码的Qrc膜复合物（菜琨还原酶），转移到琨库，最终转移到末端电子受体。在 ‘Anaeroferrophillalia’ 纲基因组中发现了几个氢化酶编码基因。包括周质 [Ni Fe] HyaABC（HydDB group 1d），预测参与氢营养呼吸（以及其他氢化酶，预测参与回收还原当量）。氢营养呼吸通过胞质氢化酶将电子从H2-移动到胞质色素c、Qrc膜复合物、醌池并最终移动到末端电子受体上。

  此外，对 ‘Anaeroferrophillalia’ 纲基因组中的铁代谢基因的分析表明，它们拥有操纵子DFE_0448-0451和DFE_0461-0465，类似于首次在脱硫嗜铁弧菌中鉴定出的系统（图2B）。在所提出的脱硫嗜铁弧菌模型中，电子通过额外的含血红素的胞质膜结合（DFE_0449和DFE_0461）、胞质可溶（DFE_0448和DFE_0462，DFE_0465）复合物从外部来源（如铁等不溶性矿物质）移动到外膜细胞色素（分别由DFE_0450和DFE_0464编码）或复合物稳定（DFE_0451和DFE_0463）细胞色素。然后电子可能传递给甲萘醌，并最终传递给末端电子受体。如前所述，预计后期ETS可能在底物限制条件下（例如在没有D-乳酸盐的情况下）对脱硫嗜铁弧菌起作用。

  根据对编码八血红素四硫酸盐还原酶（Otr）以及含鸟苷酸钼辅因子的四硫酸盐还原酶（TtrABC）的基因鉴别，鉴别的可能电子受体包括硫循环中间体四硫酸盐。根据硫代硫酸盐还原酶phsABC基因的鉴定，Otr或TtrABC作用产生的硫代硫酸盐均可通过歧化代谢（图2B）。还根据编码膜结合钼酶复合物PsrABC的基因鉴别预测了多硫化物还原能力。没有鉴定出表明其具有呼吸硫酸盐或亚硫酸盐能力的标记基因。硝酸盐还原基因同样缺乏。

  基因组编码复合物I组分、NADH脱氢酶以及F1F0-ATPase。由于不完全的氧化磷酸化途径，本研究人员预测NADH脱氢酶可能与醌池和细胞色素偶联，通过内膜产生质子动力，然后可通过F1F0-ATPase用于ATP合成，这与硫酸盐还原剂脱硫弧菌中预测的模型相似。另外，在厌氧乙酰辅酶A通路的操作的流程中，可能会产生质子动力，在同乙酰化方向上，所有 ‘Anaeroferrophillalia’ 纲基因组均编码该通路。在这种情况下，要实现异养底物氧化和WL之间氧化还原平衡的膜结合机制作为电子宿发挥作用。这种膜结合电子分叉机制的候选者是膜结合的 [Ni Fe] 氢化酶（Mbh）（HydDB group 4d），其将还原的铁氧还蛋白（通过丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶的作用产生）氧化与质子还原为H2，并伴随着质子输出到胞质。电子载体的循环将进一步通过细胞质 [NiFe]-氢化酶（MvhAGD）和异硫化物还原酶HdrABC实现，两者都在基因组中编码（HydDB group [Ni Fe] 3c）（图2A）。

  在无机化合物（例如亚铁离子或H2）作为电子供体的条件下，本研究人员预期其可能通过WL途径实现自养能力。在这种情况下，因为SLP通过WL途径未获得净ATP，所以质子梯度驱动的磷酸化（通过ATP酶复合物）将是ATP生成的唯一方法。所有基因组都编码乙酰辅酶 A（从 WL 途径产生）转化为丙酮酸（丙酮酸：铁氧还蛋白氧化还原酶）、丙酮酸激酶（包括丙酮酸-正磷酸双激酶 [EC：2.7.9.1]、丙酮酸-水双激酶 [EC：2.7.9.2]）的逆转机制，以及丙酮酸羧化酶和 PEP 羧激酶（ATP）[EC:4.1.1.49]）以及双功能果糖-1,6-二磷酸醛缩酶/磷酸酶，以逆转磷酸果糖激酶。

  图2. 新纲Candidatus‘Anaeroferrophillalia’ 成员的代谢重建和生态分布。（A）细胞代谢重建基于对属于Candidatus ‘Anaeroferrophillalia’ 的七个基因组的基因组分析。预测支持生长的底物以紫色框显示，电子供体以蓝色显示，而电子受体以红色显示。发酵最终产品以粉红色显示。底物水平磷酸化位点显示为红色星号。膜中的所有电子传输链组件均以绿色显示，用于产生质子动力和电子载流子回收的组件则以橙色显示。灰色虚线描绘了从电子供体到电子受体的预测电子流。胞质空间中的绿色圆圈描绘了细胞色素。缩写和基因名称：EMP，Embden-Meyerhof-Paranas通路；Frdox/red，Ferredoxin (氧化/还原)；Fru，果糖；Glu，葡萄糖；Hdr，杂二硫键还原酶复合物；HyaABC，周质 [Ni Fe] 氢化酶；IM proteins，预测铁氧化系统的内膜蛋白复合物；LDH，L-乳酸脱氢酶；Man，甘露糖；Mbh，膜结合 [Ni Fe] 氢化酶；Mvh，细胞质 [Ni Fe] 氢化酶；OM proteins，预测铁氧化系统的外膜蛋白复合物；Otr，八血红素连四硫酸盐还原酶；PhsABC，硫代硫酸盐还原酶；PsrABC，多硫化物还原酶；QrcABC，甲基萘醌还原酶；Q pool，醌池；RSH/RS-SR，还原/氧化二硫化物；TCA，三羧酸循环；TEA，末端电子受体；V，ATP合酶复合物；WLP，Wood Ljungdahl通路。（B）Candidatus ‘Anaeroferrophillalia’ 硫代硫酸盐还原酶 C 亚基（PhsC，顶部）和铁氧化复合蛋白 DFE_0462（底部）相对于参考序列的系统发育从属关系。新纲序列以红色显示。（C）Candidatus ‘Anaeroferrophillalia’ 附属16S rRNA序列的生态分布。中间的饼图显示了基于获得它们的环境分类的命中序列的细分（分类基于GOLDECO分类方案）。每个环境的进一步子分类显示为较小的饼图。2.2 ‘Anaeropigmentia’纲2.2.1 一般基因组特征

  ‘Anaeropigmentia’ 纲基因组编码了两条不同的途径来合成相容的溶质海藻糖（通过海藻糖合成酶从ADP-葡萄糖和葡萄糖合成，以及通过海藻糖6-磷酸合成酶和海藻糖6-磷酸磷酸酶作用从UDP-葡萄糖和葡萄糖合成），并通过α,α-磷酸海藻糖磷酸化酶降解。基因组还编码了储存分子淀粉的生物合成和降解能力。

  基于完整的EMP和Entner–Doudoroff通路、完整的TCA循环以及PPP的氧化和非氧化分支的存在，预测了一种异养的生活方式。预计支持生长的底物包括糖（葡萄糖、果糖、甘露糖和山梨醇）、氨基酸（丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸、半胱氨酸和丝氨酸）和通过β氧化途径的脂肪酸（图3A）。

  ‘Anaeropigmentia’ 纲发酵丙酮酸的能力是通过最终产物（丁二醇、乙酸乙酯、乙醇和乙睛）生成的各种途径的存在而推断出的（图3A）。

  除了V/A型和F型H+/Na+转运ATP酶外，还鉴定了一个完整的电子传递链，其中含有复合物I（NADH-醌氧化还原酶）、II（琥珀酸脱氢酶）、交替复合物III（由act ABCDEFG编码）和复合物Ⅳ（细胞色素c氧化酶cbb3型，以及细胞色素BD泛醌氧化酶），这表明微量O2可能被该纲成员用作末端电子受体。所有 ‘Anaeropigmentia’ 纲基因组编码了一个完整的WL途径。因此，也可以预测在WL途径运行过程中产生质子动力后，通过氧化磷酸化产生额外的ATP。在这种情况下，大多数基因组中编码的红细菌固氮（RNF）复合体将以NAD为代价重新氧化还原的铁还蛋白，并伴随着质子输出到胞质，从而在异养底物氧化和作为电子宿的WL功能之间实现氧化还原平衡。电子载体的循环将进一步通过细胞质电子分叉机制（HydABC）和MvhAGD-HdrABC实现，这两种机制都在基因组（HydDB基团 [Fe Fe] A3和 [Ni Fe] 3c）中编码。

  有趣的是，编码依赖于丙酮酸的磷酸烯醇辅酶M（CoM）生物合成的完整途径在所有的厌氧菌基因组中都被鉴定出来（图3A）。CoM是产甲烷古细菌的标志，在产甲烷过程中，它充当末端甲基载体，在再生其未甲基化状态时释放甲烷。然而，CoM在细菌领域的效用却鲜为人知。CoM在黄杆菌属、红球菌属和分枝杆菌属中被证明作为C3碳中间体的载体参与丙烯降解。最近，在X.autotrophicusPy2中发现了细菌CoM生物合成簇。基因xcbB1、C1、D1和E1编码细菌COM生物合成操纵子，只有xcbB1与古菌CoM生物合成基因comA同源。其余的基因xcbC1、D1和E1不同于古生菌基因comBCDE，细菌的生物合成途径通过不同的途径进行。在厌氧菌基因组中发现的CoM生物合成基因不同于细菌CoM生物合成基因xcbC1、D1和E1，确实与古生物相似。使用与古菌CoM生物合成簇comABCDE相对应的KEGG正交法的组合搜索功能注释的细菌生命树AnnoTree，发现它们仅集体存在于来自酸杆菌门、放线菌门、拟杆菌门、Chloroflexota、Desulfobacterota、Desulfobacterota_B、Latescibacota和变形菌门的14个细菌基因组中。不幸的是，编码丙烯降解所需的额外酶（烯烃单加氧酶、2-羟丙基-COM裂解酶、2-羟丙基-CoM脱氢酶和2-氧丙基-CoM还原酶）的基因在所有的厌氧菌基因组中都不存在。因此，要进一步的研究来证实COM生物合成基因的表达，并进一步鉴定其潜在的功能（如果有的线 色素沉着

  2.3.1 一般基因组特征‘Zymogenia’ 纲的基因组基因组的平均大小为（3.7±0.12 Mbp）、GC含量为（54.4%±2.7%）、基因长度为（904.24±62.85 bp）（表1）。‘Zymogenia’ 纲成员是革兰氏阴性杆菌，以CRISPR和I型限制性内切酶作为防御机制，无细胞内微区室。

  ‘Zymogenia’ 纲基因组具有通过海藻糖合成酶从ADP-葡萄糖和葡萄糖合成相容溶质海藻糖的能力，以及通过海藻糖6-磷酸合成酶和海藻糖6-磷酸磷酸酶作用从UDP-葡萄糖和葡萄糖合成相容溶质海藻糖的能力。在 ‘Zymogenia’ 纲基因组中未曾发现编码海藻糖降解的基因。贮藏分子淀粉的生物合成和降解存在于大多数 ‘Zymogenia’ 纲基因组中。本文确定了编码氧化应激酶（过氧化氢酶、红霉素、红霉素和烷基氢过氧化物还原酶、过氧化物酶和超氧化物还原酶）的多个基因

  ‘Zymogenia’ 纲基因组编码糖酵解途径和部分TCA途径，表明具有异养能力，有几率存在于包括葡萄糖、果糖、半乳糖、来克糖、阿拉伯糖、山梨醇和木糖醇在内的多种糖类上（图4A）。令人惊讶的是，岩藻糖降解成L-乳醛的基因（包括L-岩藻糖/D-阿拉伯糖异构酶、L-岩藻糖激酶和L-岩藻糖-磷酸醛缩酶）在大多数 ‘Zymogenia’ 纲基因组中都被编码，但编码L-乳酸醛随后转化为丙二醇的基因（L-乳酸还原酶）以及编码丙二醇利用的基因（丙二醇脱水酶）都缺失。基因组不编码有氧（缺少复合体III/交替复合体III编码基因）或无氧呼吸能力的基因，但编码丙酮酸发酵基因

  。这些包括甲酸盐C-乙酰基转移酶及其活化酶催化丙酮酸发酵生成甲酸盐和乙酰辅酶A，丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶催化丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A，然后乙酰辅酶A通过乙酸酯辅酶A连接酶伴随底物水平的磷酸化转化为乙酸酯，以及乙酰乳酸合成酶和乙酰乳酸脱羧酶催化丙酮酸转化为（R）-乙酰辅酶A。缺乏完整的电子传输链，或编码厌氧呼吸过程的基因，证明了一种以发酵为主的生活方式。

  除了底物水平的磷酸化，ATP的产生也可能通过所有基因组中编码的利用PMF的H+/Na+转运ATPase来实现。所有 ‘Zymogenia’ 纲基因组编码一个完整的WL途径，大多数编码一个RNF复合体。‘Zymogenia’ 纲中的WL途径被预测为电子宿，膜结合的RNF复合体被预测有助于跨内膜产生质子动力，同时重新氧化丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶作用产生的还原铁氧还蛋白

  3.1 ‘Anaeroferrophillalia’ 纲在IMG（图2C）和NCBI nt（图S1）中鉴定了54个属于 ‘Anaeroferrophillalia’ 纲的16S rRNA基因序列。虽然从少数地点（海洋沉积物、热液喷口、温泉和佐德尔顿温泉）中发现了 ‘Anaeroferrophillalia’ 基因组，但16S rRNA分析将它们的生态分布扩大到陆地（主要是湿地和碳氢化合物影响环境）、海洋（主要是热液喷口，但也包括沿海和海洋沉积物）和淡水（温带、地面和温泉）环境（图2C）。观察到的分布模式强化了代谢预测的 ‘Anaeroferrophillalia’ 纲成员对缺氧和缺氧环境的偏好，这从陆地环境中对缺氧湿地和碳氢化合物影响的栖息地而不是草原和农业土壤的偏好，以及在海洋环境中对喷口和海洋沉积物的偏好而不是海洋环境中的远洋样品的偏好中可见一斑。然而，鉴于总序列的数量很少，相对丰度百分比极低，很明显，‘Anaeroferrophillalia’ 纲的成员是稀有生物圈的永久成员，到目前为止在所分析的生态系统中很少有丰富的群落成员。

  生态分布型分析表明，在IMG（图3C和图S1B-G）和NCBI nt（图S1A）中，分别有134和89个16S rRNA基因序列与‘Anaeropigmentia’ 纲有关。虽然所研究的基因组主要是从高盐环境（南极洲的Ace湖和美国马萨诸塞州的小Sippewissett盐沼）中恢复的，但与这一组相关的大多数16S rRNA序列在很大程度上与非高盐温带湖泊环境有关，如黄石湖、气体饱和的基伍湖和圣母大学的甲烷排放湖。栖息着 ‘Anaeropigmentia’ 纲成员的陆地环境主要是湿地，受碳氢化合物影响的栖息地是唯一的其他陆地环境。在沿海海洋环境中观察到的情况有限，在海洋中上层环境中没再次出现。有必要注意一下的是，许多栖息着‘Anaeropigmentia’纲的环境都暴露在光线下（例如湿地表层沉积物和湖水），这证明色素沉着是合理的，尽管许多环境并非如此（例如煤矿土壤和深湖沉积物）。与 ‘Anaeroferrophillalia’ 纲相似，附属的16S rRNA基因序列数量有限，表明 ‘Anaeropigmentia’ 纲的成员也是稀有生物圈的一部分，在一系列不同的栖息地中少量存在。

  生态分布分析表明，在IMG（图4B）和NCBI nt（图S1）数据库中，分别只有44个和33个16S rRNA基因序列属于 ‘Zymogenia’ 纲。从缺氧环境（例如湿地、海洋沉积物和沿海沉积物）以及水生高盐环境（例如加利福尼亚州的高盐湖（Salton海）和泻湖（希腊的Etoliko）中恢复了相比来说较高比例的 ‘Zymogenia’ 纲16S rRNA基因。此外，从厌氧消化器和生物反应器环境中回收了很大一部分序列，证明了这些微生物对厌氧环境的偏好及其一些成员对高盐环境的适应性（图4B，图S1B-G）。

  对 ‘Anaeroferrophillalia’ 纲的基因组分析表明，异养生长的底物数量有限，可以发酵生长，也能够正常的使用硫环中间体（多硫化物、硫代硫酸盐和四硫酸盐）作为电子受体。在没有有机碳源的情况下，推测其也可通过WL途径的自养生长和利用H2或Fe（II）作为电子供体进行化石营养生长。对生态分布型的分析表明，‘Anaeroferrophillalia’ 纲在少数（主要是厌氧）栖息地中是一种罕见的成分。这种有限的分布可能反映了支持其生长的底物范围有限，以及它依赖于硫循环中间体硫代硫酸盐和四硫酸盐作为电子受体，而不是更丰富、稳定和都会存在的硫酸盐。尽管不常见，但以前曾报道过微生物依赖特定的硫中间体（硫代硫酸盐、硫、亚硫酸盐、四硫酸盐）生长，而不是依靠硫酸盐生长。这种模式可能反映了硫循环不同成员之间的代谢相互依赖关系，这一概念是基于对测序MAG中广泛的不完整途径的识别而形成的。此外，以前的研究表明，硫代硫酸盐和其他硫循环中间体以及铁具有更高的水平，在氧合光合作用演化之前的地质年代，它们在支持地球上微生物生长方面发挥了最大的作用。光合作用产生和积累的氧气导致了地球表面缓慢但不可阻挡的氧化（重大氧化事件），并确立了硫酸盐作为硫循环中主要电子受体的地位。因此，依赖H2、Fe和硫中间体（而不是硫酸盐）生长的稀有谱系可能代表了在预氧土壤中茁壮成长的谱系

  对 ‘Anaeropigmentia’ 纲成员的基因组分析揭示其为一类能够以糖、氨基酸和脂肪酸为食的异养微生物群

  。它似乎偏爱厌氧栖息地，在那里发酵生长，预测其具有在微氧条件下生长的能力。基因组分析还预测了类胡萝卜素（番茄红素）的产量。已知类胡萝卜素色素存在于光合细菌中，它们通过吸收蓝绿色光，然后将吸收的能量转移到采光色素来提高光合作用的效率。它们还存在于广泛的非光合作用有机体中，包括脱硫杆菌，它们有不同的用途，包括防止干燥、辐射和氧化。在湖泊和湿地等短暂和间歇性光照的生境中发现的“厌氧菌”，可以证明它们的色素沉着，以及通过呼吸来防止微量氧气氧化的能力。

  最后，本研究团队对 ‘Zymogenia’ 纲成员的基因组和生态分布模式的分析预测其主要是厌氧发酵生物，并且这一新纲的一些成员适应在盐环境下生长。此外研究人员还注意到，在大多数被检查的环境中，它都是极其罕见的。

  综上所述，本研究的工作通过对三个新纲的描述，扩展了脱硫杆菌的代谢和系统发育多样性。本研究的分析增加了已知的脱硫细菌门的生态分布和代谢能力，包括铁代谢、硫代硫酸盐和四硫酸盐还原、类胡萝卜素生物合成、CoM生物合成和发酵等代谢发现。观察到的生态分布模式加强了从基因组分析中收集的预测代谢能力的背景。总体而言，这项研究展示了生物信息学工具在探索和定义不可培养有机体方面的效用，有助于弥合大多数未培养生物带来的巨大知识鸿沟。