Culex Basin

44.57355-110.79438Koordinaten: 44° 34′ 25″ N, 110° 47′ 40″ W

44.57355-110.79438

Culex Basin​

Karte des Yellow­stone-National­parks

Das Culex Basin (Culex-Becken, Koordinaten 44,5736° N, 110,7944° W44.57355-110.79438) ist eine Senke im zum US-Bundesstaat Wyoming (Teton County) gehörenden Teil des Yellowstone-Nationalparks (YNP) auf einer Geländehöhe von 2233 Metern.[1][2][3] Es liegt im Nordosten vom Lower Geyser Basin (LGB) und stellt einen Ausläufer von dessen Hauptteil dar, der auf der nordöstlichen Seite der (innerhalb des Nationalparks inoffiziellen) U. S. Route 191 – einem Teilstück der Grand Loop Road – liegt.[4][5]

Nez Percé Trailhead, Ausgangspunkt vom zwischen den Hügeln der Porcupine Mountains durchführenden Nez Percé Trail zum Culex Basin

Man erreicht die Örtlichkeit von dieser Straße aus auf dem Nez Percé Trail (auch Mary Mountain Trail genannt) ausgehend vom Nez Percé Trailhead.[3][6][7] Das Culex Basin ist ein Hydrothermalgebiet[3] mit etwa 68 (oder mehr) heißen Quellen, die sich vor allem im unteren Teil, dem Lower Culex Basin (LCB) befinden, zusammen mit dem Porcupine Hill Geyser oder Geyserlet und den Morning Mist Springs.[8][9][7]

Bisons am Ufer des Nez Percé Creek, rechts im Hintergrund die verfallene „Footbridge“,[6] links der nördliche Hügel der Porcupine Mountains

Das Gebiet entwässert über den Nez Percé Creek in den Firehole River.[2][10][6] Das Culex Basin liegt am Fuß der 2.248 m hohen Porcupine Hills[10][6] (‚Stachelschweinhügel‘) und ist eine amphitheaterförmige Öffnung in der Bergflanke, deren Seiten und Boden von kleinen Schloten (englisch vents) durchzogen sind.[11]

Das Klima ist boreal.[12] Die Durchschnittstemperatur beträgt 0 °C. Der wärmste Monat ist der Juli mit 20 °C und der kälteste der Dezember mit −15 °C.[13] Die durchschnittliche Niederschlagsmenge beträgt 470 Millimeter pro Jahr; der feuchteste Monat ist der Mai mit 53 Millimetern, der trockenste der Oktober mit 27 Millimetern.[14]

Während das Hydrothermalgebiet des gesamten Lower Geyser Basin selbst unbewaldet ist, überwiegt an den umgebenden Hängen der Hügel und Berge die Küsten-Kiefer (Pinus contorta).[5]

Lower Culex Basin

Der untere Teil vom Culex Basin (Lower Culex Basin, LCB) mit seinen Thermal­quellen war und ist Gegen­stand eingehender mikrobiologischer und metagenomischer Studien, insbesondere zu den dortigen Archaeen.[15][16][17][18]

Hadesarchaea

Im Jahr 2016 veröffentlichten Brett J. Baker, Thijs J. G. Ettema et al. eine Studie, in der sie die Identifizierung einer neuen Klasse Hadesarchaea innerhalb der Archaeen-Supergruppe Euryarchaeota per Metagenomik aus Proben vom Ästuar des White Oak River[19] (Hadesarchaea archaeon DG-33)[20] und vom Lower Culex Basin (Candidatus Hadarchaeum yellowstonense YNP_45)[21] bekannt gaben. Schon dies zeigt, in welch unterschiedlichen Umgebungen sie leben und wachsen können. Dabei kommen sie ohne Licht und Sauerstoff aus, sondern leben von dem für den Menschen giftigen Gas Kohlenmonoxid.[15]

Culexarchaeia

Entnahmeorte von Proben zu Culex­archaeaceae im Yellow­stone-National­park. LCB = Lower Culex Basin mit den Quellen LCB024 und LCB003
1: Geyser Creek Basin,
2: Obsidian Pool,
3: Buffalo Pool,
4: Smoke Jumper.

Im Jahr 2022 veröffentlichten Anthony J. Kohtz, Roland Hatzenpichler et al. eine Studie, in der sie aufgrund ihrer Metagenomik-Ergeb­nisse eine neue Kandidaten­klasse Culex­archaeia inner­halb der Archaeen-Super­gruppe TACK vor­schlugen. Nach den Ana­lysen beher­bergen die Culex­archaeia eine Reihe von wich­tigen Protein­sätzen, die phylo­genetisch von anderen TACK-Linien abwei­chen oder dort ganz fehlen, ins­beson­dere Pro­teine des Zytoskeletts und zur Zellteilung. Diese Gruppe gliedert sich in einen marinen Zweig (Familie Culex­micro­biaceae; Fund­ort Guaymas Basin im Golf von Kalifornien) und einen terres­trischen Zweig (Fam. Culex­archaeaceae u. a. mit Candidatus Culex­archaeum yellow­stonense YNP-LCB-024-027^T und YNP-LCB-003-016; Fundort Thermal­quellen LCB-024 (auch als LCB024 bezeichnet) bzw. LCB-003 (alias LCB003) im Lower Culex Basin, aber auch im Obsidian Pool u. a. terres­trischen heißen Quellen).[16]

Odinarchaeia

Ebenfalls im Jahr 2022 wurden durch Caner Akıl et al per Meta­genom-Ana­lysen aus dem Sediment einer heißen Quelle im Lower Culex Basin der Archaeen­stamm LCB_4 der Kandidatenspezies Odin­archaeum yellow­stonii (in der GTDB als LCB-4 sp001940665 geführt; Klasse Odin­archaeia der Asgard-Super­gruppe[22][23][24]) iden­ti­fiziert, der vorher­gesagt neben zwei Zell­teilungs­proteinen FtsZ ein weiteres, OdinTubulin genanntes Protein, kodiert. Dieses zeigt Homo­logie sowohl zu eukaryotischen Tubulinen, als auch (weniger stark) zu Ftsz-Proteinen und wird daher von den Autoren als eine Über­gangs­form zwischen Asgard-Archaeen und Eukaryoten an­ge­sehen (siehe Eozyten-Hypothese).[17]

Methanomethylicia

Die heißen Quellen LCB003, LCB019 und LCB024 im Lower Culex Basin

Im Jahr 2023 veröffentlichten Mackenzie M. Lynes, Roland Hatzenpichler et al. eine Metagenomik-Studie, in der sie über den Fund von Archaeen-MAGs an verschiedenen Stellen im Lower Culex Basin berichteten; diese Funde stammten aus Proben, die Ende Juli 2019 an den Quellen LCB003, LCB019 und LCB024 entnommen wurden. Die MAGs ließen sich u. a. der Klasse Methanomethylicia zuordnen; nach den Quellen werden diese Methanomethylicia-MAGs mit LCB003-007, LCB019-004, LCB019-026, LCB024-024 und diese Funde stammten aus Proben, die Ende Juli 2019 an mit LCB003, LCB019 und LCB024 bezeichneten Quelle entnommen wurden bezeichnet.[25] Im Juli 2024 berichteten Anthony J. Kohtz, Roland Hatzenpichler et al. über die Kultivierung des Methanomethylicia-Stamms LCB70 aus dem Lower Culex Basin (Ca. Methanosuratus verstraetei). Dieses Archaeon zeigt sich als Methanbildner.[26]

Korarcheia

Ebenfalls im Juli 2024 berichteten Viola Krukenberg, Anthony J. Kohtz et al. über den Fund eines LCB3 genannten Stamms von Ca. Methanodesulfokora washburnensis aus der Klasse Korarchaeia, nachdem der Stamm MSKW dieser Kandidatenspezies bereits früher aus den Washburn Hot Springs isoliert worden war.[27]

Huginn-Virus

Später im Jahr 2022 veröffentlichten Daniel Tamarit, Thijs J. G. Ettema et al. eine Studie, in der sie das Genom dieses Odin­archaeen-Stammes per Long-Range-PCR zusammen­gesetzt hatten und dabei CRISPR-Spacer entdeckten, die gegen virale Contigs gerichtet waren. Die Daten deuten auf spindel- oder ellipsoidförmige Viren (vgl. Familien Bicaudaviridae, Fuselloviridae bzw. Ovaliviridae) hin. Für dieses Beispiel von Asgardviren schlugen die Autoren den Namen „Huginn-Virus“[28] vor, benannt nach einem der Raben Odins in der nordischen Mythologie.[18]

Weblinks und weitere Literatur

• Culex Basin. Auf Google Maps.
• Panagiotis S. Adam, Guillaume Borrel, Céline Brochier-Armanet, Simonetta Gribaldo: The growing tree of Archaea: new perspectives on their diversity, evolution and ecology. In: ISME Journal, Band 11, Nr. 11, November 2017, S. 2407–2425; doi:10.1038/ismej.2017.122, PMC 5649171 (freier Volltext), PMID 28777382, Epub 4. August 2017.
• Hadesarchaea facts for kids. Auf: Kiddle (Kids Encyclopedia). Stand: 10. November 2022
• Tran Thuy Linh: Exploring the archaeal origin of eukaryotic protein machineries. Dissertation, Graduate School of Natural Science and Technology, Interdisciplinary Science. Auf: Okayama University Scientific Achievement Repository (OUSAR).
• Jimmy H. Saw, Anja Spang, Katarzyna Zaremba-Niedzwiedzka, Lina Juzokaite, Jeremy A. Dodsworth, Senthil K. Murugapiran, Dan R. Colman, Cristina Takacs-Vesbach, Brian P. Hedlund, Lionel Guy, Thijs J. G. Ettema: Exploring microbial dark matter to resolve the deep archaeal ancestry of eukaryotes. In: Biological Sciences, Band 370, Nr. 1678, 26. September 2015, ISSN 0962-8436; doi:10.1098/rstb.2014.0328, PMID 26323759.
• Katarzyna Zaremba-Niedzwiedzka, Eva F. Cáceres, Jimmy H. Saw, Disa Bäckström, Lina Juzokaite, Emmelien Vancaester, Kiley W. Seitz, Karthik Anantharaman, Piotr Starnawski, Kasper U. Kjeldsen, Matthew B. Stott, Takuro Nunoura, Jillian F. Banfield, Andreas Schramm, Brett J. Baker, Anja Spang, Thijs J. G. Ettema: Asgard archaea illuminate the origin of eukaryotic cellular complexity. In: Nature. 541. Jahrgang, 11. Januar 2017, ISSN 1476-4687, S. 353–358, doi:10.1038/nature21031, PMID 28077874, bibcode:2017Natur.541..353Z (englisch). 

Literatur

• Mackenzie M. Lynes, Viola Krukenberg, Zackary J. Jay, Anthony J. Kohtz, Christine A. Gobrogge, Rachel L. Spietz, Roland Hatzenpichler: Diversity and function of methyl-coenzyme M reductase-encoding archaea in Yellowstone hot springs revealed by metagenomics and mesocosm experiments. In: Nature: ISME Communications, Band 3, Nr. 22, 22. Märch 2023 (englisch).

Einzelnachweise

1. Culex Basin in Teton County WY. Auf: HometownLocator.
2. Culex Basin. Auf Mapcarta (de).
3. Culex Basin. Auf Natural Atlas.
4. Lower Geyser Basin. Auf Natural Atlas.
5. Christopher M. Schiller, Cathy Whitlock, Sabrina R. Brown: Holocene geo-ecological evolution of Lower Geyser Basin, Yellowstone National Park (USA). In: Cambridge University Press: Cambridge Core, Band 105, Januar 2022, S. 201-217; doi:10.1017/qua.2021.42, ePub 19. August 2021.
6. Lower Geyser Basin (PDF; 12 MB). Auf: Yellow Maps. United States Department of the Interior, Geological Survey. Topografische Karte (ca. 12 MB).
7. Lower Geyser Basin Map 1. D. A. Galloway. Original: AmericanSouthwest (PDF; 0,2 MB) auf American Southwest.
8. T. Scott Bryan: Geysers active in 1989 Yellowstone National Park. In: The Annual Journal of the Geyser Observation an Study Association (GOSA), Band II, 1990. GOSA Transaction.
9. Anthony Sorensen, Peter B. Larson, Sergey Lapin, Jarred L. Zimmerman: InterPore2020: Temperature Distribution (2D and 3D) of Culex Basin-Yellowstone, WY: A comparison of Dirichlet and Neumann nonlinear solutions from field measurements. Conference: InterPore2020, Juni 2020. Projekt: Heat and Material Flux of Lower Geyser Basin Yellowstone, WY. ResearchGate.
10. Culex Basin Topo Map in Teton County WY. Auf: TopoZone.
11. A. Dean, Jean M. Larsen: Ranger Naturalists Manal of Yellowstone National Park, Yellowstone Park Collection, Nr. 136, 1. Juni 1927. Department of the Interior , National Park Service. Full Text. ePub 2014.
12. M. C. Peel, B. L. Finlayson, T. A. McMaho: Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification. In: Hydrology and Earth System Sciences. 11. Jahrgang, Nr. 5. European Geosciences Union (EGU), 11. Oktober 2007, S. 1633–1644, doi:10.5194/hess-11-1633-2007 (englisch, hydrol-earth-syst-sci.net [abgerufen am 30. Januar 2016]). 
13. NASA Earth Observations Data Set Index. NASA, archiviert vom Original am 3. Januar 2016; abgerufen am 17. Februar 2023 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/neo.sci.gsfc.nasa.gov  Memento im Webarchiv vom 3. Januar 2016.
14. NASA Earth Observations: Rainfall (1 month - TRMM). NASA/Tropical Rainfall Monitoring Mission, archiviert vom Original am 12. April 2016; abgerufen am 17. Februar 2023 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/neo.sci.gsfc.nasa.gov  Memento im Webarchiv vom 12. April 2016.
15. Brett J. Baker, Jimmy H. W. Saw, Anders E. Lind, Cassandre Sara Lazar, Kai-Uwe Hinrichs, Andreas P. Teske, Thijs J. G. Ettema: Genomic inference of the metabolism of cosmopolitan subsurface Archaea, Hadesarchaea. In: Nature Microbiology, Band 1, Nr. 16002, 15. Februar 2016; doi:10.1038/nmicrobiol.2016.2, PMID 27572167, PDF, ResearchGate. Dazu:
    • Matt Atherton: God of the underworld microbes Hadesarchaea discovered living on toxic gas deep below Yellowstone hot springs. In: International Business Times, 15. Februar 2016.
16. Anthony J. Kohtz, Zackary J. Jay, Mackenzie M. Lynes, Viola Krukenberg, Roland Hatzenpichler: Culexarchaeia, a novel archaeal class of anaerobic generalists inhabiting geothermal environments. In: Nature: ISME Communications, Band 2, Nr. 86, 20. September 2022; doi:10.1038/s43705-022-00175-8, ResearchGate, PrePrint. Siehe insbes. Fig. 2: Biogeography of Culexarchaeia. Dazu:
    • Tweet von Anthony J. Kohtz.
17. Caner Akıl, Samson Ali, Linh T. Tran, Jérémie Gaillard, Wenfei Li, Kenichi Hayashida, Mika Hirose, Takayuki Kato, Atsunori Oshima, Kosuke Fujishima, Laurent Blanchoin, Akihiro Narita, Robert C. Robinson: Structure and dynamics of Odinarchaeota tubulin and the implications for eukaryotic microtubule evolution. In: Science Advances, Band 8, Nr. 12, 25. März 2022; doi:10.1126/sciadv.abm2225. Dazu:
    • Scientists discover potential key missing link protein bridging eukaryotes and prokaryotes. Auf: EurekAlert! vom 10. April 2022. Quelle: Tokyo Institute of Technology.
18. Daniel Tamarit, Eva F. Cáceres, Mart Krupovic, Reindert Nijland, Laura Eme, Nicholas P. Robinson, Thijs J. G. Ettema: A closed Candidatus Odinarchaeum chromosome exposes Asgard archaeal viruses. In: Nature Microbiology, Band 7, S. 948–952, 27. Juni 2022; doi:10.1038/s41564-022-01122-y, PMID 35760836, PMC 9246712 (freier Volltext), ResearchGate, HAL (PDF; 3,0 MB). Dazu:
    • Daniel Tamarit: The battles of Odin: viruses infecting Asgard archaea. A closed Candidatus Odinarchaeum chromosome exposes Asgard archaeal viruses. In: Nature Portfolio, „Behind the paper“, 14. Juli 2022.
19. White Oak River. Auf Mapcarta (de).
20. NCBI Nucleotide: MAG: Hadesarchaea archaeon DG-33,…
21. NCBI Taxonomy Browser: Candidatus Hadarchaeum yellowstonense Chuvochina et al. 2019, includes: Hadesarchaea archaeon YNP_45; und Nucleotide: MAG: Candidatus Hadarchaeum yellowstonense isolate YNP_45,…
22. NCBI Taxonomy Browser: "Candidatus Odinarchaeota" archaeon LCB_4 (species, heterotypic synonym: archaeon Odin LCB_4). Zum Fundort siehe Einträge unter Nucleotide: txid1841599[Organism:noexp] Candidatus Odinarchaeota archaeon LCB_4.
23. UniProt: Odinarchaeota archaeon (strain LCB_4) (SPECIES).
24. GTDB: Odninarchaeia (class), Details: LCB-4 sp001940665, NCBI strain identifiers: LCB_4.
25. Mackenzie M. Lynes, Viola Krukenberg, Zackary J. Jay, Anthony J. Kohtz, Christine A. Gobrogge, Rachel L. Spietz, Roland Hatzenpichler: Diversity and function of methyl-coenzyme M reductase-encoding archaea in Yellowstone hot springs revealed by metagenomics and mesocosm experiments. In: Nature: ISME Communications, Band 3, Nr. 22, 22. Märch 2023 (englisch).
26. Anthony J. Kohtz, Nikolai Petrosian, Viola Krukenberg, Zackary J. Jay, Martin Pilhofer, Roland Hatzenpichler: Cultivation and visualization of a methanogen of the phylum Thermoproteota. In: Nature, 24. Jul 2024; doi:10.1038/s41586-024-07631-6 (englisch). Dazu:
    • Montana State scientists publish evidence for new groups of methane-producing organisms. Auf: EurekAlert! vom 24. Juli 2024.
    • Unusual New Life Forms Discovered in Yellowstone Offer Clues to Alien Life. Auf: SciTechDaily vom 26. Juli 2024. Quelle: Montana State University.
    • Carly Cassella: Whole New Group of Methane-Burping Microbes Discovered in Yellowstone Springs. Auf: science^alert vom 31. Juli 2024.
27. Viola Krukenberg, Anthony J. Kohtz, Zackary J. Jay, Roland Hatzenpichler: Methyl-reducing methanogenesis by a thermophilic culture of Korarchaeia. In: Nature, 24. Juli 2024; doi:10.1038/s41586-024-07829-8 (englisch).
28. NCBI Taxonomy Browser: Huginn virus (species).