Selenium is an essential trace element whose compounds are widely metabolized by organisms from all three domains of life. Moreover, phylogenetic evidence indicates that selenium species, along with iron, molybdenum, tungsten, and nickel, were metabolized by the last universal common ancestor (LUCA) of all cellular lineages, primarily for the synthesis of the 21st amino acid selenocysteine. Thus, selenium metabolism is both environmentally ubiquitous and a physiological adaptation of primordial life. Selenium metabolic reactions comprise reductive transformations both for assimilation into macromolecules and dissimilatory reduction of selenium oxyanions and elemental selenium during anaerobic respiration. This review offers a comprehensive overview of the physiology and evolution of both assimilatory and dissimilatory selenium metabolism in bacteria and archaea, highlighting mechanisms of selenium respiration. This includes a thorough discussion of our current knowledge of the physiology of selenocysteine synthesis and incorporation into proteins in bacteria obtained from structural biology. Additionally, this is the first comprehensive discussion in a review of the incorporation of selenium into the tRNA nucleoside 5-methylaminomethyl-2-selenouridine and as an inorganic cofactor in certain molybdenum hydroxylase enzymes. Throughout, conserved mechanisms and derived features of selenium metabolism in both domains are emphasized and discussed within the context of the global selenium biogeochemical cycle.

中文翻译：

---

微生物硒代谢的生理学和进化。

硒是必需的微量元素，其化合物被生活中所有三个领域的生物广泛代谢。此外，系统发育证据表明，硒物种与铁，钼，钨和镍一起，被所有细胞谱系的最后一个通用祖先（LUCA）代谢，主要用于合成第21个氨基酸硒代半胱氨酸。因此，硒的代谢既在环境上无处不在，又是原始生命的生理适应。硒的代谢反应包括还原性转化，既可以同化为大分子，又可以在厌氧呼吸过程中异化还原硒氧阴离子和硒元素。这篇综述提供了细菌和古细菌中同化和异化硒代谢的生理学和进化的全面概述，突出了硒呼吸的机制。这包括对我们目前关于硒代半胱氨酸合成的生理学以及将其掺入结构生物学细菌中的蛋白质的生理学的全面讨论。此外，这是在将硒掺入tRNA核苷5-甲氨基甲基-2-硒代吡啶中并作为某些钼羟化酶中的无机辅因子的综述中的首次全面讨论。在全球硒生物地球化学循环的背景下，整个领域都强调和讨论了硒代谢的保守机制和衍生特征。突出硒呼吸的机制。这包括对我们目前关于硒代半胱氨酸合成的生理学以及将其掺入结构生物学细菌中的蛋白质的生理学的全面讨论。此外，这是在将硒掺入tRNA核苷5-甲氨基甲基-2-硒代吡啶中并作为某些钼羟化酶中的无机辅因子的综述中的首次全面讨论。在全球硒生物地球化学循环的背景下，整个领域都强调和讨论了硒代谢的保守机制和衍生特征。突出硒呼吸的机制。这包括对我们目前关于硒代半胱氨酸合成的生理学以及将其掺入结构生物学细菌中的蛋白质的生理学的全面讨论。此外，这是在将硒掺入tRNA核苷5-甲氨基甲基-2-硒代吡啶中并作为某些钼羟化酶中的无机辅因子的综述中的首次全面讨论。在全球硒生物地球化学循环的背景下，整个领域都强调和讨论了硒代谢的保守机制和衍生特征。此外，这是在将硒掺入tRNA核苷5-甲氨基甲基-2-硒代吡啶中并作为某些钼羟化酶中的无机辅因子的综述中的首次全面讨论。在全球硒生物地球化学循环的背景下，整个领域都强调和讨论了硒代谢的保守机制和衍生特征。此外，这是在将硒掺入tRNA核苷5-甲氨基甲基-2-硒代吡啶中并作为某些钼羟化酶中的无机辅因子的综述中的首次全面讨论。在全球硒生物地球化学循环的背景下，整个领域都强调和讨论了硒代谢的保守机制和衍生特征。