Тип Нитроспиры, Phylum Nitrospira 1 класс


Информация из Интернета  

         Нитроспиры (Nitrospira) — тип древних грамотрицательных бактерий вибриоидной или спиральной формы, способных к аэробному окислению водорода и окислению нитритов для получения электронов. Данный тип бактерий состоит из одного класса, одного отряда и одного семейства.
         Название типа Nitrospira происходит от латинского слова nitro — «азотный», «нитратный», «аммиачный» и греческого слова σπειρα (spira) — «спираль», что можно перевести, как «нитратная спираль», указывая на форму бактерии и её способность к окислению нитритов.
         Первый член этого рода был описан в 1986 году Watson et al. из залива Мэн. Бактерия получила название Nitrospira marina. Первоначально считалось, что популяции ограничены морскими экосистемами, но позднее было обнаружено, что они хорошо себя чувствуют в многочисленных средах обитания, включая активный ил систем очистки сточных вод, природные биологические морские условия (такие как река Сена во Франции, пляжи в Кейп-Коде), биофильтры с циркуляцией воды в аквариумах, наземные системы, экосистемы с пресной или солёной водой и горячие источники. Нитроспира является вездесущей бактерией, которая играет роль в азотном цикле, выполняя окисление нитритов на втором этапе нитрификации. Нитроспиры живут в самых разных средах, включая, помимо прочего, системы питьевой воды, очистные сооружения, рисовые поля, лесные почвы, геотермальные источники и ткани губок.
         Несмотря на обилие во многих природных и инженерных экосистемах Nitrospira, их трудно культивировать, поэтому большинство знаний о них были получены из молекулярных и геномных данных. Из-за трудности культивирования в лабораторных условиях весь геном был секвенирован только у одного вида, Nitrospira defluvii. Кроме того, последовательности 16s рРНК бактерий Nitrospira слишком непохожи на использование для ПЦР (Полимеразной цепной реакции), поэтому некоторые члены типа остаются незамеченными. Кроме того, были также обнаружены представители Nitrospira, способные выполнять полную нитрификацию (бактерии Comammox).
         Далее информация касается описанию бактерии Nitrospira moscoviensis, характерному представителю рода Nitrospira. Нитроспира является грамотрицательным окисляющим нитрит микроорганизмом с морфологией от спиральной к виброидной (размером 0,9—2,2 х 0,2—0,4 микрометра). Это непланктонные организмы, которые в виде биоплёнок находятся в форме комков, известных как агрегаты. Визуализация с использованием просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) подтверждает звёздообразные выступы на наружной мембране (толщиной 6—8 нм). Периплазматическое пространство исключительно широко (толщиной 34—41 нм) и обеспечивает достаточно места для размещения молекул, богатых электронами. Электронно-лишенные структуры расположены в цитозоле и, как полагают, являются везикулами для накопления гликогена; полигидроксибутиратные и полифосфатные гранулы также идентифицированы в цитоплазме. Анализ ДНК определил, что 56,9 +/– 0,4 мол.% ДНК составляют пары оснований гуанина и цитозина.
         Нитроспиры способны к аэробному окислению водорода и окислению нитритов для получения электронов, но высокие концентрации нитритов препятствуют их росту. Оптимальная температура для окисления и роста нитритов у Nitrospira moscoviensis составляет 39 °C (может варьироваться от 33—44 °C) в диапазоне pH 7,6—8,0. Несмотря на то, что их обычно классифицируют как облигатные хемолитотрофы, некоторые способны к миксотрофии. Например, в разных средах нитроспира может усваивать углерод путём фиксации углерода или путем потребления органических молекул (глицерин, пируват или формиат). Новые исследования также показывают, что нитроспира может использовать мочевину в качестве источника питательных веществ. Уреаза, кодируемая в их геноме, может расщеплять мочевину до CO₂ и аммиака. CO₂ может быть ассимилирован анаболизмом, в то время как аммиак и органический побочный продукт, выделяемый Nitrospira, позволяют окислителям аммония и другим микробам сосуществовать в одной и той же микросреде.
         Все представители рода Nitrospira имеют гены нитрит оксидоредуктазы, и поэтому все они считаются нитрит окислителями. С тех пор, как были обнаружены нитрифицирующие бактерии, было признано, что нитрификация происходит в два этапа, хотя для одного организма было бы энергетически выгодно выполнять оба этапа. Недавно были также обнаружены некоторые члены Nitrospira со способностями выполнять полную нитрификацию (бактерии Commamox). Открытие организмов Commamox в Nitrospira, переопределяет способ, которым бактерии способствуют азотному циклу и, таким образом, даёт тему для будущих исследований и открытий.
         Благодаря этим новым открытиям теперь появилась 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.