Ferroplasma es un género de Archaea que pertenece a la familia Ferroplasmaceae . Los miembros del Ferroplasma son típicamente cocos acidófilos, pleomórficos y de forma irregular. [1] [2]
Ferroplasma | |
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Género: | Ferroplasma Golyshina y col. 2000 |
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La familia arcaica Ferroplasmaceae se describió por primera vez a principios de la década de 2000. [3] Hasta la fecha se han aislado y caracterizado muy pocas especies de Ferroplasma . Las especies aisladas incluyen Ferroplasma acidiphilum , Ferroplasma acidarmanus y Ferroplasma thermophilum . [1] [4] Más tarde se determinó que un cuarto aislado de Ferroplasma cupricumulans pertenecía a un género separado . [5] [6] Todos los Ferroplasma sp. Conocidos . son oxidantes de hierro.
Características celulares y fisiología
Las células de ferroplasma son pleomórficas y carecen de pared celular. [2] Todos los miembros conocidos del género son acidófilos que prosperan en ambientes donde el pH varía de 0.0 a 2.0. [1] [2] También son mesófilos a moderadamente termófilos con temperaturas óptimas que oscilan entre 35 y 55 ° C. [3]
Los lípidos a base de tetraéter son una parte importante de la membrana celular de Ferroplasma y permiten que las células mantengan un gradiente de pH. Un estudio de F. acidarmanus encontró que el pH citoplásmico se mantuvo ~ 5,6 mientras que el pH ambiental osciló entre ~ 0-1,2. [7] Las variaciones en los lípidos tetraéter de la familia Ferroplasmaceae se utilizan para la identificación quimiotaxonómica a nivel de género y especie porque muchos miembros poseen secuencias idénticas de ARNr 16S. [3]
Los miembros del género Ferroplasma son quimiomixotrofos que pueden oxidar el hierro ferroso para adquirir energía, pero a pesar de la evidencia de fijación de carbono, los cultivos de laboratorio a menudo requieren una fuente de carbono orgánico como el extracto de levadura para su crecimiento. [1] [3] En ausencia de hierro, algunas cepas cultivadas en laboratorio han sido capaces de crecimiento quimioorganotrófico. [1]
Importancia ecológica
El hierro es el cuarto mineral más abundante en la corteza terrestre. Como oxidantes de hierro Ferroplasma sp. participar en la biogeoquímica del hierro. Ferroplasma sp. a menudo se identifican en sitios de drenaje ácido de minas (AMD). [3] Cuando el hierro ferroso (Fe 2+ ) se oxida a hierro férrico (Fe 3+ ) en las minas, el Fe 3+ reacciona espontáneamente con agua y compuestos de hierro-azufre como la pirita para producir iones de sulfato e hidrógeno. [8] Durante esta reacción, el hierro ferroso, que puede ser utilizado por Ferroplasma , también se regenera, lo que lleva a un "ciclo de propagación" en el que se reduce el pH. La reacción se puede describir mediante la siguiente ecuación:
Las especies de ferroplasma a menudo están presentes en los sitios de AMD donde participan en este ciclo a través de la oxidación biótica del hierro ferroso. [8]
Ferroplasma sp. puede tener aplicaciones importantes para la biolixiviación de metales. La biolixiviación microbiana ocurre naturalmente en los ambientes altamente ácidos que son el hogar de Ferroplasma sp. Aprovechar el poder de la biolixiviación para recuperar metal de minerales de baja calidad y material de desecho es energéticamente ventajoso en comparación con la fundición y purificación. [9] [10] También produce menos subproductos tóxicos. Los estudios han demostrado que la inclusión de Ferroplasma thermophilum junto con las bacterias Acidithiobacillus caldus y Leptospirillum ferriphilum puede bioaumentar el proceso de lixiviación de calcopirita y aumentar la velocidad a la que se recupera el cobre. [11]
Especies aisladas
Ferroplasma acidiphilum
Se ha demostrado que Ferroplasma acidiphilum crece como quimiomixotrofo y crece sinérgicamente con la bacteria acidófila Leptospirillum ferriphilum . [12] La cepa Ferroplasma acidiphilum Y T es un anaerobio facultativo con todos los genes necesarios para la fermentación de la arginina. [13] Aunque no está claro si Ferroplasma acidiphilum Y T utiliza su vía de fermentación de arginina, la vía en sí es un metabolismo antiguo que se remonta al último ancestro común universal (LUCA) de los tres dominios de la vida. [13] [14]
Ferroplasma acidarmanus
Ferroplasma acidarmanus Fer1 se aisló de muestras de minas recolectadas en Iron Mountain , California. [15] Iron Mountain (CA) es una antigua mina conocida por su drenaje ácido de minas (AMD) y su contaminación por metales pesados. Además de ser acidófilo, F. acidarmanus Fer1 es muy resistente tanto al cobre como al arsénico. [15] [16]
Ferroplasma cupricumulans (anteriormente Ferroplasma cyprexacervatum)
En 2006, se aisló Ferroplasma cupricumulans de una solución de lixiviado recolectada del sitio minero de la empresa Myanmar Ivanhoe Copper (MICCL) en Myanmar. [5] Se observó que era el primer miembro ligeramente termofílico del género Ferroplasma . Sin embargo, en 2009 se identificó un nuevo género de arqueas acidófilas y termófilas, Acidiplasma . Se propuso que, basándose en la similitud del ARNr 16S y la hibridación ADN-ADN, se transfiriera al género Acidiplasma y se rebautizara como Acidiplasma cupricumulans. [6]
Ferroplasma thermophilum
En 2008, Zhou, et al. describieron el aislamiento del organismo Ferroplasma thermophilum L1 T de un reactor de columna de calcopirita que fue inoculado con drenaje ácido de mina (AMD) de la mina de cobre Daye en la provincia china de Hubei. [4] En condiciones aeróbicas con bajas concentraciones de extracto de levadura, F. thermophilum crece oxidando el hierro ferroso. [4] Sin embargo, en condiciones anaeróbicas, F. thermophilum reduce el hierro férrico y el sulfato. [4] Esto hace que F. thermophilum sea ecológicamente importante para el ciclo del hierro y el azufre en las minas ricas en pirita.
Referencias
- ↑ a b c d e Dopson M, Baker-Austin C, Hind A, Bowman JP, Bond PL (abril de 2004). "Caracterización de aislamientos de Ferroplasma y Ferroplasma acidarmanus sp. Nov., Acidófilos extremos de drenaje ácido de mina y ambientes de biolixiviación industrial" . Microbiología aplicada y ambiental . 70 (4): 2079–88. doi : 10.1128 / AEM.70.4.2079-2088.2004 . PMC 383147 . PMID 15066799 .
- ^ a b c Golyshina OV, Timmis KN (septiembre de 2005). "Ferroplasma y parientes, arqueas sin pared celular descubiertas recientemente que se ganan la vida en ambientes extremadamente ácidos y ricos en metales pesados" . Microbiología ambiental . 7 (9): 1277–88. doi : 10.1111 / j.1462-2920.2005.00861.x . PMID 16104851 .
- ^ a b c d e Golyshina OV (agosto de 2011). "Patrones ambientales, biogeográficos y bioquímicos de arqueas de la familia Ferroplasmaceae" . Microbiología aplicada y ambiental . 77 (15): 5071–8. doi : 10.1128 / AEM.00726-11 . PMC 3147448 . PMID 21685165 .
- ^ a b c d Zhou H, Zhang R, Hu P, Zeng W, Xie Y, Wu C, Qiu G (agosto de 2008). "Aislamiento y caracterización de Ferroplasma thermophilum sp. Nov., Una nueva arqueona extremadamente acidófila, moderadamente termófila y su papel en la biolixiviación de calcopirita". Revista de microbiología aplicada . 105 (2): 591–601. doi : 10.1111 / j.1365-2672.2008.03807.x . PMID 18422958 .
- ^ a b Hawkes RB, Franzmann PD, Plumb JJ (1 de septiembre de 2006). "Los termófilos moderados que incluyen" Ferroplasma cupricumulans "sp. Nov. Dominan una operación de biolixiviación en pilas de calcocita a escala industrial". Hidrometalurgia . XVI Simposio Internacional de Biohidrometalurgia. 83 (1): 229-236. doi : 10.1016 / j.hydromet.2006.03.027 .
- ^ a b Golyshina OV, Yakimov MM, Lünsdorf H, Ferrer M, Nimtz M, Timmis KN, et al. (Noviembre de 2009). "Acidiplasma aeolicum gen. Nov., Sp. Nov., Una euryarchaeon de la familia Ferroplasmaceae aislada de un estanque hidrotermal, y transferencia de Ferroplasma cupricumulans a Acidiplasma cupricumulans comb. Nov" . Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 59 (Pt 11): 2815-23. doi : 10.1099 / ijs.0.009639-0 . PMID 19628615 .
- ^ Macalady JL, Vestling MM, Baumler D, Boekelheide N, Kaspar CW, Banfield JF (octubre de 2004). "Monocapas de membrana unidas por tetraéter en Ferroplasma spp: una clave para la supervivencia en ácido". Extremófilos . 8 (5): 411–9. doi : 10.1007 / s00792-004-0404-5 . PMID 15258835 .
- ^ a b Madigan MT, Martinko JM, Bender KS, Buckley DH, Stahl DA (2015). Brock Biología de microorganismos . Estados Unidos de América: Pearson. págs. 652–653. ISBN 978-0-321-89739-8.
- ^ Rohwerder T, Gehrke T, Kinzler K, Sand W (diciembre de 2003). "Revisión de biolixiviación parte A: progreso en biolixiviación: fundamentos y mecanismos de oxidación de sulfuro metálico bacteriano". Microbiología y Biotecnología Aplicadas . 63 (3): 239–48. doi : 10.1007 / s00253-003-1448-7 . PMID 14566432 .
- ^ Olson GJ, Brierley JA, Brierley CL (diciembre de 2003). "Revisión de biolixiviación parte B: avances en biolixiviación: aplicaciones de procesos microbianos por las industrias de minerales". Microbiología y Biotecnología Aplicadas . 63 (3): 249–57. doi : 10.1007 / s00253-003-1404-6 . PMID 14566430 .
- ^ Zhang L, Wu J, Wang Y, Wan L, Mao F, Zhang W, Chen X, Zhou H (mayo de 2014). "Influencia de la bioaumentación con Ferroplasma thermophilum sobre la biolixiviación de calcopirita y la estructura de la comunidad microbiana". Hidrometalurgia . 146 : 15-23. doi : 10.1016 / j.hydromet.2014.02.013 .
- ^ Merino MP, Andrews BA, Parada P, Asenjo JA (noviembre de 2016). "Caracterización de Ferroplasma acidiphilum creciendo en cultivo puro y mixto con Leptospirillum ferriphilum". Progreso de la biotecnología . 32 (6): 1390-1396. doi : 10.1002 / btpr.2340 . PMID 27535541 .
- ^ a b Golyshina OV, Tran H, Reva ON, Lemak S, Yakunin AF, Goesmann A, et al. (Junio de 2017). "T" . Informes científicos . 7 (1): 3682. doi : 10.1038 / s41598-017-03904-5 . PMC 5473848 . PMID 28623373 .
- ^ Zúñiga M, Pérez G, González-Candelas F (diciembre de 2002). "Evolución de los genes de la vía de la arginina deiminasa (ADI)". Filogenética molecular y evolución . 25 (3): 429–44. doi : 10.1016 / S1055-7903 (02) 00277-4 . PMID 12450748 .
- ^ a b Baker-Austin C, Dopson M, Wexler M, Sawers RG, Bond PL (agosto de 2005). "Visión molecular de la resistencia extrema al cobre en el arqueón extremófilo 'Ferroplasma acidarmanus' Fer1". Microbiología . 151 (Parte 8): 2637–2646. doi : 10.1099 / mic.0.28076-0 . PMID 16079342 .
- ^ Baker-Austin C, Dopson M, Wexler M, Sawers RG, Stemmler A, Rosen BP, Bond PL (mayo de 2007). "Resistencia extrema al arsénico por el arqueón acidófilo 'Ferroplasma acidarmanus' Fer1". Extremófilos . 11 (3): 425–34. doi : 10.1007 / s00792-006-0052-z . PMID 17268768 .
Otras lecturas
- Grigor'eva NV, Tsaplina IA, Paniushkina AE, Kondrat'eva TF (25 de septiembre de 2014). "[Optimización de la biolixiviación y oxidación de concentrado de mineral de pirita-arsnopirita aurífera en modo discontinuo]". Mikrobiologiia . 83 (5): 565–74. doi : 10.1134 / S0026261714040043 . PMID 25844468 .
- Chen YT, Li JT, Chen LX, Hua ZS, Huang LN, Liu J, et al. (Mayo de 2014). "Procesos biogeoquímicos que gobiernan la oxidación natural de pirita y liberación de drenaje ácido metalífero". Ciencia y tecnología ambientales . 48 (10): 5537–45. Código bibliográfico : 2014EnST ... 48.5537C . doi : 10.1021 / es500154z . PMID 24730689 .
- Ohara K, Unno H, Oshima Y, Hosoya M, Fujino N, Hirooka K, et al. (Agosto de 2014). "Conocimientos estructurales sobre la adaptación de pH bajo de una carboxilesterasa única de Ferroplasma: alteración del pH óptimo de dos carboxilesterasas" . La revista de química biológica . JBC Papers in Press. 289 (35): 24499–510. doi : 10.1074 / jbc.M113.521856 . PMC 4148875 . PMID 25043762 .
- Gihring TM, Bond PL, Peters SC, Banfield JF (abril de 2003). "Resistencia al arsénico en el archaeon" Ferroplasma acidarmanus ": nuevos conocimientos sobre la estructura y evolución de los genes ars" (PDF) . Extremófilos . Springer-Verlag . 7 (2): 123–30. doi : 10.1007 / s00792-002-0303-6 . hdl : 2027,42 / 42444 . PMID 12664264 .
- Eppley JM, Tyson GW, Getz WM, Banfield JF (septiembre de 2007). "Intercambio genético a través de un límite de especies en el género archaeal ferroplasma" . Genética . 177 (1): 407–16. doi : 10.1534 / genetics.107.072892 . PMC 2013692 . PMID 17603112 .
- Golyshina OV, Pivovarova TA, Karavaiko GI, Kondratéva TF, Moore ER, Abraham WR, et al. (Mayo de 2000). "Ferroplasma acidiphilum gen. Nov., Sp. Nov., Un miembro mesófilo acidófilo, autótrofo, ferroso-oxidante, sin pared celular, de la familia Ferroplasmaceae. Nov., Que comprende un linaje distinto de las Archaea" . Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 50 Pt 3 (3): 997–1006. doi : 10.1099 / 00207713-50-3-997 . PMID 10843038 .[ enlace muerto permanente ]
- Madigan MT, Martinko JM (2005). Brock Biology of Microorganisms (11ª ed.). Pearson Prentice Hall .
enlaces externos
- Referencias de PubMed para Ferroplasma
- Referencias de PubMed Central para Ferroplasma
- Referencias de Google Scholar para Ferroplasma
- Página de taxonomía NCBI para Ferroplasma
- Búsqueda de páginas de taxonomía de Árbol de la vida para Ferroplasma
- Búsqueda de la página Species2000 para Ferroplasma
- Página de MicrobeWiki para Ferroplasma
- Página LPSN para Ferroplasma