A Nitrospira mikrobák genetikája dekódolt

A kutatókat meglepte a váratlan baktérium tulajdonságok

A szennyvíztisztító telep aktív iszapjáról származó Nitrospira mikrokolonikák mikroszkopikus képe. A baktériumokat fluoreszcenciával jelölt génpróbákkal festettük és az iszapmintában kimutattuk. © Sebastian Lücker
felolvasta

Egy nemzetközi kutatócsoport megfejtette a Nitrospira, egy baktérium genomját, amely rendkívül fontos a természet nitrogénciklusához és a szennyvízkezeléshez. A tudósok ma a "Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratának (PNAS) folyóiratban mutatják be a szekvenálás során felfedezett nitrospíra váratlan tulajdonságait és a nitrogénciklus alakulásának meglepő betekintését.

A 20. század elején feltárták az ammónia ipari előállítására szolgáló Haber-Bosch eljárást. Évente mintegy 100 millió tonna ammóniát termelnek nitrogéntartalmú műtrágyák előállítására a mezőgazdaságban. Használata jelentősen hozzájárul a világ népességének táplálkozásához, viszont a talaj és a vizek nitrogénnel való túlterheléséhez, az érzékeny állat- és növényfajok eltűnéséhez, valamint az eutrofizációhoz - azaz a vizek „felborulásához” - vezet. Vannak más ipari folyamatokból származó nitrogénvegyületek és a háztartási szennyvíz is.

A Nitrospira fontos szerepet játszik a szennyvíz kezelésében

Ennek a tehernek a nitrogén-újrahasznosítás természetes rendszereire, az úgynevezett nitrogénciklusra gyakorolt ​​következményei nagyrészt még nem ismertek. Ennek a ciklusnak a lényeges része a nitrifikáció - ammónia oxidálása nitritré és nitráttá -, amelyet csak mikroorganizmusok hajtanak végre. A nitrifikáció második lépésében elsősorban a Nitrospira nemzetség nitrit-oxidáló baktériumai felelősek. Rendkívül fontos szerepet játszanak a szennyvíztisztító telepekben is, mivel a nitrifikáció a biológiai szennyvízkezelés elengedhetetlen része.

Eddig nagyon keveset tudtak ezeknek a fontos mikrobáknak a biológiájáról, mivel a Nitrospira tenyésztése a laboratóriumban rendkívül nehéz. Az osztrák, francia, német és holland kutatókból álló csoportnak most először sikerült elemeznie a szennyvíztisztító telepről származó Nitrospira baktérium genomját ún. Metagenomikus megközelítés segítségével.

Nitrospira - rendkívül hatékony baktérium

A tanulmány, amelyet Holger Daims és Michael Wagner vezet a Bécsi Egyetem Mikrobiológiai Ökológiai Tanszékéből, meglepő eredményei között szerepel, hogy a Nitrospira szén-dioxid rögzítésének és nitrit-oxidációjának biokémiai rendszerei hatékonyabbak, mint más nitrit-oxidáló baktériumoké. Ez magyarázza a Nitrospira kulcsszerepet a természetben. Ezenkívül a Nitrospira nemcsak a nitritből, hanem néhány szénvegyületből is létfontosságú energiát termelhet, és lebonthatja a mérgező klórvegyületeket. kijelző

Új betekintés a nitrogénciklus fejlődésébe

A kutatók szerint a Nitrospira genomjának más nitrit-oxidáló baktériumokkal való összehasonlítása azt mutatja, hogy a nitrit-oxidáció többször egymástól függetlenül fejlődött ki az evolúció során. A Nitrospira fontos géneket oszt meg a baktériumokkal, amelyek nagyon eltérő lépést hajtanak végre a nitrogénciklusban. Ennek megfelelően a nitrogénciklus alakulása sokkal összetettebb, mint korábban ismert volt.

A kutatók szerint a Nitrospira biológiájának új betekintése képezi az olyan további kutatások alapját, amelyek célja az emberi tevékenység nitrogénciklusra gyakorolt ​​hatásának jobb felmérése és a szennyvízkezelés optimalizálása.

(Bécsi Egyetem, 2010. július 13 - DLO)