Войти
| Пурпурные серные бактерии | |
|---|---|
Научная классификация  | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Протеобактерии |
| Класс: | Gammaproteobacteria |
| Порядок: | Chromatiales. 2005 |
| Семейства | |
The Purple серные бактерии (PSB) являются частью группы протеобактерий, способных к фотосинтезу, вместе называемых пурпурными бактериями. Они являются анаэробными или микроаэрофильными и часто встречаются в многослойной водной среде, включая горячие источники, стоячие водоемы, а также микробные коврики в приливных зонах. В отличие от растений, водорослей и цианобактерий, пурпурные серные бактерии не используют воду в качестве своего восстановителя, и поэтому не производят кислород. Вместо этого они могут использовать серу в форме сульфида или тиосульфата (также, некоторые виды могут использовать H 2, Fe или NO 2) в качестве донор электронов в их фотосинтетических путях. Сера окисляется с образованием гранул элементарной серы. Это, в свою очередь, может быть окислено с образованием серной кислоты.
Пурпурные серные бактерии в основном делятся на два семейства: Chromatiaceae и Ectothiorhodospiraceae, которые производят внутренние и внешние гранулы серы соответственно, и показывают различия в структуре их внутренних мембран. Они составляют часть отряда Chromatiales, включенного в гамма-подразделение Proteobacteria. Род Halothiobacillus также включен в Chromatiales, в собственное семейство, но не является фотосинтетическим.
Основные фотосинтетические пигменты: Бактериохлорофиллы a или b
Расположение фотосинтетических пигментов: плазматическая мембрана и хроматофор (комплексы пластинчатых мембран, которые являются непрерывными с плазматической мембраной)
Фотосинтетические доноры электронов: H 2, H 2 S, S
Сера отложение: Внутри клетки
Тип метаболизма: Фотолитоавтотроф
Пурпурные серные бактерии обычно встречаются в освещенных аноксических зонах озер и других водных объектов. среды обитания, где накапливается сероводород, а также в "серных источниках", где геохимически или биологически производимый сероводород может вызвать образование пурпурных серных бактерий. Для фотосинтеза необходимы аноксические условия; эти бактерии не могут процветать в насыщенной кислородом среде.
Наиболее благоприятными озерами для развития пурпурных серных бактерий являются меромиктические (постоянно стратифицированные) озера. Меромиктические озера стратифицируются, потому что у них более плотная (обычно соленая) вода на дне и менее плотная (обычно пресная вода) ближе к поверхности. Росту пурпурных серных бактерий также способствует наслоение голомиктических озер. Эти озера термически стратифицированы; весной и летом вода на поверхности нагревается, что делает ее менее плотной, чем нижележащая более холодная вода, что обеспечивает достаточно стабильную стратификацию для роста пурпурных серных бактерий. Если сульфата присутствует в количестве, достаточном для восстановления сульфата, сульфид, образующийся в отложениях, диффундирует вверх в бескислородные придонные воды, где пурпурные серные бактерии могут образовывать плотные клеточные массы, называемые цветками, обычно в ассоциации с зелеными фототрофными бактериями.
Также можно найти пурпурные серные бактерии, которые являются заметным компонентом микробных матов в приливной зоне. Маты, такие как Sippewissett Microbial Mat, имеют динамическую среду из-за приливов и поступающей пресной воды, приводящей к так же стратифицированной среде, как и в меромиктических озерах. Рост пурпурных серных бактерий возможен, поскольку сера поступает в результате гибели и разложения микроорганизмов, расположенных над ними в этих приливных бассейнах. Стратификация и источник серы позволяют PSB расти в этих приливных бассейнах, где встречаются маты. PSB может помочь стабилизировать эти микробные отложения в среде матов путем секреции внеклеточных полимерных веществ, которые могут связывать отложения в бассейнах.
Пурпурные серные бактерии могут влиять на окружающую среду, способствуя круговороту питательных веществ и используя свой метаболизм для изменения своего окружения. Они способны играть значительную роль в первичной продукции, предполагая, что эти организмы влияют на углеродный цикл через фиксацию углерода. Пурпурные серные бактерии также вносят вклад в цикл фосфора в своей среде обитания и в цикл железа. В результате апвеллинга этих организмов фосфор, ограничивающее питательное вещество в кислородном слое озер, повторно используется и передается гетеротрофным бактериям для использования. Это указывает на то, что, хотя пурпурные серные бактерии обнаруживаются в бескислородном слое их среды обитания, они способны способствовать росту многих гетеротрофных организмов, доставляя неорганические питательные вещества в вышеуказанный кислородный слой. Другая форма рециркуляции неорганических питательных веществ и растворенного органического вещества пурпурными серными бактериями осуществляется через пищевую цепочку ; они служат источником пищи для других организмов.
Некоторые пурпурные серные бактерии эволюционировали, чтобы оптимизировать условия окружающей среды для собственного роста. Например, в южной части черной дыры Андроса на Багамах пурпурные серные бактерии приобрели новую характеристику, согласно которой они могут использовать свой метаболизм для излучения тепловой энергии в окружающую среду. Из-за неэффективности своих каротиноидов или центров сбора света организмы способны выделять избыточную световую энергию в виде тепловой энергии. Эта адаптация позволяет им более эффективно конкурировать в своей среде. Повышая температуру окружающей воды, они создают экологическую нишу, которая поддерживает их собственный рост, а также позволяет им вытеснять другие нетермотолерантные организмы.
Меромиктические озера представляют собой постоянно стратифицированные озера, образованные градиентом концентрации солей. Сильно засоленный нижний слой отделен от верхнего слоя пресной воды хемоклином , где соленость резко меняется. Из-за большой разницы в плотности верхний и нижний слои не смешиваются, что приводит к бескислородной среде ниже хемоклина. Эта бескислородная среда со светом и достаточным количеством сульфидов идеально подходит для пурпурных серных бактерий.
Исследование, проведенное на озере Махони, показало, что пурпурные серные бактерии вносят свой вклад в переработку неорганического питательного вещества, фосфора.. Подъем пурпурных серных бактерий в верхний слой воды создает источник связанного фосфора, и активность фосфатазы высвобождает этот фосфор в воду. Затем растворимый фосфор включается в гетеротрофные бактерии для использования в процессах развития. Таким образом, пурпурные серные бактерии участвуют в фосфорном цикле и сводят к минимуму потерю питательных веществ.
Пурпурные серные бактерии создают конъюгированные пигменты, называемые каротиноидами, которые действуют в светособирающем комплексе. Когда эти организмы умирают и тонут, некоторые молекулы пигмента сохраняются в отложениях в измененной форме. Одна продуцируемая молекула каротиноида, окенон, диагенетически изменена на биомаркер окенан. Обнаружение окенана в морских отложениях предполагает присутствие пурпурных серных бактерий во время захоронения. Окенан был обнаружен в одном обнажении осадочных пород в Северной Австралии, датируемом 1640 миллионами лет назад. Авторы исследования пришли к выводу, что, основываясь на присутствии биомаркера пурпурных серных бактерий, палеопротерозойский океан, должно быть, был бескислородным и сульфидным на глубине. Этот результат подтверждает гипотезу Canfield Ocean.
Пурпурные серные бактерии могут способствовать сокращению экологически вредных органических соединений и выделения запаха в лагунах для сточных вод, где они, как известно, произрастают. Вредные соединения, такие как метан, парниковый газ, и сероводород, едкое токсичное соединение, можно найти в лагунах сточных вод. PSB может помочь снизить концентрацию и того, и другого.
Вредные органические соединения могут быть удалены с помощью фотоассимиляции, поглощения углерода организмами посредством фотосинтеза. Когда PSB в лагунах осуществляет фотосинтез, они могут использовать углерод из вредных соединений, таких как метан, в качестве источника углерода. Это удаляет метан, парниковый газ, из лагуны и снижает влияние загрязнения лагуны на атмосферу.
H2S может действовать как источник серы для PSB во время тех же фотосинтетических процессов, которые удаляют органические соединения. Использование Н 2 S в качестве восстановителя компанией PSB удаляет его из лагуны и приводит к уменьшению запаха и токсичности в лагунах.
