Войти
| Nitrospira | |
|---|---|
Научная классификация  | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Nitrospirae |
| Класс : | Nitrospira |
| Отряд: | Nitrospirales |
| Семейство: | Nitrospiraceae |
| Род: | Nitrospira |
| Вид | |
Nitrospira (от латинского: nitro, что означает «нитрат» и греческого: spira, что означает «спираль») переводится как «нитратная спираль» - это род бактерий из монофилетической клады Nitrospirae фил. Первый представитель этого рода был описан в 1986 г. Watson et al. изолирован от залива Мэн. Бактерия получила название. Первоначально считалось, что популяции ограничиваются морскими экосистемами, но позже было обнаружено, что он хорошо подходит для многих сред обитания, включая активный ил систем очистки сточных вод, естественные биологические морские условия ( такие как река Сена во Франции и пляжи на Кейп-Коде), циркуляция воды биофильтры в аквариумах, наземных системах, экосистемах пресной и соленой воды и горячих источниках. Нитроспира - это вездесущая бактерия, которая играет роль в азотном цикле, выполняя окисление нитрита на втором этапе нитрификации. Nitrospira обитает в самых разных средах, включая, помимо прочего, системы питьевой воды, очистные сооружения, рисовые поля, лесные почвы, геотермальные источники и губчатую ткань. Несмотря на то, что нитроспира в изобилии присутствует во многих естественных и искусственно созданных экосистемах, культивировать ее сложно, поэтому большая часть информации о них основана на молекулярных и геномных данных. Однако из-за того, что их трудно культивировать в лабораторных условиях, весь геном был секвенирован только у одного вида. Кроме того, последовательности 16s рРНК бактерий Nitrospira слишком разнятся, чтобы их можно было использовать для PCR праймеров, поэтому некоторые члены остаются незамеченными. Кроме того, были обнаружены представители Nitrospira, способные выполнять полную нитрификацию (бактерии Comammox ).
Для следующего описания Nitrospira moscoviensis будет быть представителем рода Nitrospira. Нитроспира представляет собой грамм-отрицательный нитрит -окисляющий организм со спиральной или виброидной морфологией (размером 0,9–2,2 × 0,2–0,4 микрометров ). Это не планктонные организмы, которые обитают в виде скоплений, известных как агрегаты, в биопленках. Визуализация с использованием трансмиссионной электронной микроскопии (TEM) подтверждает звездообразные выступы на внешней мембране (толщиной 6-8 нм). периплазматическое пространство исключительно широкое (толщина 34-41 нм), что обеспечивает пространство для размещения молекул, богатых электронами. Структуры, лишенные электронов, расположены в цитозоле и, как полагают, представляют собой везикулы хранения гликогена ; Гранулы полигидроксибутирата и полифосфата также обнаруживаются в цитоплазме. Анализ ДНК определил, что 56,9 +/- 0,4 мол.% ДНК представляют собой пары оснований гуанин и цитозин.
Нитроспира способны аэробного окисления водорода и окисления нитрита для получения электронов, но высокие концентрации нитрита, как было показано, ингибируют их рост. Оптимальная температура для окисления и роста нитрита в Nitrospira moscoviensis составляет 39 ° C (может колебаться от 33 до 44 ° C) при диапазоне pH 7,6-8,0, несмотря на то, что они обычно классифицируются как облигатные хемолитотрофы, некоторые способны к миксотрофии. Например, в различных средах Nitrospira может выбрать усвоение углерода за счет фиксации углерода или путем потребления органических молекул (глицерин, пируват или формиат ). Новые исследования также показывают, что Nitrospira может использовать мочевину в качестве источника питательных веществ. Уреаза, закодированная в их геноме, может расщеплять мочевину до CO. 2 и аммиака. CO. 2 может ассимилироваться посредством анаболизма, в то время как аммиак и побочные органические продукты, выделяемые Nitrospira, позволяют окислителям аммония и другим микробам сосуществовать в одном и том же микроокружение.
Все представители этого рода имеют гены нитрит-оксидоредуктазы, и поэтому все они считаются окислителями нитритов. С тех пор, как были обнаружены нитрифицирующие бактерии, было принято, что нитрификация происходит в два этапа, хотя для одного организма было бы энергетически выгодно выполнять оба этапа. Недавно были обнаружены некоторые представители Nitrospira, способные выполнять полную нитрификацию (бактерии Comammox ). Открытие организмов Commamox в составе Nitrospira переопределяет способ, которым бактерии участвуют в азотном цикле, и поэтому ему будет посвящено множество будущих исследований.
С этими новыми открытиями теперь есть возможность в основном использовать полную нитрификацию вместо частичной нитрификации в инженерных системах, таких как очистные сооружения, поскольку полная нитрификация приводит к снижению выбросов парниковых газов : закиси азота и оксида азота, в атмосферу.
После секвенирования и анализа ДНК представителей Nitrospira исследователи обнаружили, что у обоих видов есть гены, кодирующие аммиачную монооксигеназу (Amo) и гидроксиламиндегидрогеназа (hao), ферменты, которые аммиакокисляющие бактерии (AOB) используют для преобразования аммиака в нитрит. Бактерии обладают всеми необходимыми субъединицами для обоих ферментов, а также необходимыми белками, ассоциированными с клеточной мембраной, и переносчиками для проведения первой стадии нитрификации. Происхождение гена Amo является спорным, поскольку одно исследование показало, что он похож на другие AOB [3], в то время как другое исследование показало, что ген Amo генетически отличается от других линий. Текущие результаты показывают, что ген hao филогенетически отличается от гена hao, присутствующего в других АОБ, что означает, что они приобрели их давно, вероятно, в результате горизонтального переноса генов.
Нитроспира также несет гены, кодирующие все субъединицы нитрит-оксидоредуктазы (nxr), фермента, который катализирует вторую стадию нитрификации.
