Comammox (COMPLETO AMMonia OXidation) es el nombre atribuido a un organismo que puede convertir el amoníaco en nitrito y luego en nitrato a través del proceso de nitrificación . [1] Tradicionalmente se ha pensado que la nitrificación es un proceso de dos pasos, en el que las bacterias oxidantes del amoníaco y las arqueas oxidan el amoníaco a nitrito y luego las bacterias oxidantes de nitrito se convierten en nitrato. [2] [3] La conversión completa de amoníaco en nitrato por un solo microorganismo se predijo por primera vez en 2006. [1]En 2015 se descubrió la presencia de microorganismos que podrían llevar a cabo ambos procesos de conversión dentro del género Nitrospira , y se actualizó el ciclo del nitrógeno . [4] [5] Dentro del género Nitrospira, los principales ecosistemas comammox se encuentran principalmente en acuíferos naturales y ecosistemas diseñados. [6]
Curiosamente, el paso de nitrificación completo produce más energía (∆G ° ′ = −349 kJ mol −1 NH 3 ) que cualquier oxidación simple sola (∆G ° ′ = −275 kJ mol −1 NH 3 para la oxidación del amoníaco a nitrito y ∆G ° ′ = −74 kJ mol −1 NO 2 - para la oxidación de nitrito a nitrato). [5]
Bacterias Comammox Nitrospira
La nitrificación completa del amoníaco oxidante a nitrato es energéticamente ventajosa para Nitrospira . [5] Debido a la investigación anterior realizada sobre Nitrospira , se pensó que todos los Nitrospira usaban nitrito como fuente de energía. [1] Por lo tanto, comammox Nitrospira no se descubrió hasta 2015. [5] Todos los nitrificantes descubiertos pertenecen al sublinaje II del género Nitrospira. [3] El genoma de la bacteria quimiolitoautotrófica nitrificante del género Nitrospira codifica tanto la oxidación del amoníaco como del nitrito. [5] Los genes asociados con el crecimiento por oxidación de amoniaco a nitrato son genes de amoniaco monooxigenasa e hidroxilamina deshidrogenasas (por ejemplo, gen amoA y grupo hao). [5] Esto muestra que Nitrospira nitrificante completo sirve como piedra angular de las comunidades microbianas que ciclan el nitrógeno que se encuentran en el medio ambiente. Casi dos años después del descubrimiento de organismos comammox, Nitrospira inopinata fue el primer nitrificante completo que se aisló en cultivo puro. [7] El análisis cinético y fisiológico de Nitrospira inopinata demostró que este nitrificante completo tiene una alta afinidad por el amoníaco, una tasa de crecimiento lenta, una tasa máxima baja de oxidación del amoníaco y un alto rendimiento. [7] [6] El descubrimiento de comammox Nitrospira proporciona una visión de la evolución modular del ciclo del nitrógeno y amplía la complejidad de la historia evolutiva de la nitrificación . [5]
Ecosistema de Comammox
Comammox se ha identificado en muchos ecosistemas, incluidos los ecosistemas terrestres y de agua dulce naturales . En particular, no se encontró que los genes commamox fueran abundantes en los océanos. Además, el uso de ecosistemas diseñados para comammox podría usarse para la remoción de amonio durante el tratamiento de agua y aguas residuales . [3] Comammox se ha encontrado en muchos sistemas de ingeniería que incluyen unidades de biofiltración de acuicultura , sistemas de distribución y tratamiento de agua potable y plantas de tratamiento de aguas residuales . [3] [6] El crecimiento de comammox en estos ecosistemas diseñados co-ocurre con bacterias oxidantes de amoníaco y / o arqueas, y generalmente supera en número a otros procariotas oxidantes de amoníaco. [3] [6] El ecosistema de Comammox es actualmente desconocido en términos de biogeografía, incluida su distribución y abundancia debido a las influencias de la configuración del proceso y la composición química de las aguas residuales tratadas. [3] [6] A raíz de estos hallazgos, se determinó que comammox selecciona mejor a Nitrospira en entornos diseñados, lo que convierte a comammox en el microorganismo ideal en uso en los procesos de tratamiento de aguas residuales . [3]
Referencias
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- ^ a b c d e f g Lawson, Christopher E; Lücker, Sebastián (1 de abril de 2018). "Oxidación completa del amoníaco: ¿un control importante sobre la nitrificación en ecosistemas diseñados?" . Opinión Actual en Biotecnología . Biotecnología energética • Biotecnología ambiental. 50 : 158-165. doi : 10.1016 / j.copbio.2018.01.015 . ISSN 0958-1669 . PMID 29414055 .
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- ^ a b c d e Fowler, Susan Jane; Palomo, Alejandro; Dechesne, Arnaud; Mines, Paul D .; Smets, Barth F. (marzo de 2018). "Comammox Nitrospira son abundantes oxidantes de amoníaco en diversas comunidades de filtros de arena rápidos alimentados con agua subterránea: Comammox Nitrospira en biofiltros de agua potable" (PDF) . Microbiología ambiental . 20 (3): 1002–1015. doi : 10.1111 / 1462-2920.14033 . PMID 29314644 . S2CID 4325672 .
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