Metallosphaera sedula es una especie de Metallosphaera que se aisló originalmente de un campo volcánico en Italia . Metallosphaera sedula se puede traducir aproximadamente como “esfera de movilización de metales” con la palabra “sedulus” que significa ocupado, describiendo su eficiencia en la movilización de metales. M. sedula es un altamente termoacidofílica arcaico que es inusualmente tolerante de metales pesados.
Metallosphaera sedula | |
---|---|
clasificación cientifica | |
Dominio: | |
Reino: | |
Filo: | |
Clase: | |
Pedido: | |
Familia: | |
Género: | |
Especies: | M. sedula |
Nombre binomial | |
Metallosphaera sedula Huber y col. 1989 |
Significado
Debido a su capacidad para oxidar la pirita (FeS 2 ), M. sedula tiene el potencial de usarse para la despiritización del carbón. Con una mayor conciencia del impacto ambiental de la combustión de carbones, nació la idea de mitigar la contaminación del carbón o “carbón limpio”. Si bien existen varios enfoques de mitigación, uno de los cuales es la eliminación de impurezas, como el azufre que se encuentra en la pirita, antes de la combustión. La combustión de azufre conduce a la formación de SO 2 , que tiene efectos adversos para la salud y contribuye a la lluvia ácida. La eliminación abiótica de pirita del carbón es actualmente el método preferido, en contraposición a la extracción biótica a través de microorganismos; sin embargo, el proceso es factible. Se han estudiado otros organismos con el propósito de despiritar el carbón (por ejemplo, Thiobacillus ferrooxidans ); sin embargo, el proceso ocurre a un ritmo más lento que la remoción abiótica tradicional. M. sedula , al ser termófilo, tolera temperaturas más altas, lo que da como resultado tasas de extracción más rápidas que con otros organismos, lo que lo convierte en un fuerte candidato para su uso futuro en la despiritización del carbón.
Estructura del genoma
M. sedula contiene un cromosoma circular único que tiene aproximadamente 2,2 millones de pares de bases de longitud. Codifica aproximadamente 2300 proteínas , algunas de las cuales son necesarias para la tolerancia y adhesión de metales . Actualmente se desconoce la función del 35% de las proteínas, por lo que se denominan proteínas hipotéticas . Según las comparaciones de secuencias, M. sedula está más estrechamente relacionado con miembros del género Sulfolobus .
Estructura celular, metabolismo y ciclo de vida.
M. sedula es un coco, de aproximadamente 1 μm de diámetro con estructuras en forma de pilus que sobresalen de su superficie cuando se observa mediante microscopía electrónica . Es un aerobio obligado que crece mejor a 75 ° C y pH 2.0. El alto nivel de diversidad fisiológica que muestra es relativamente único entre los extremófilos . Es capaz de crecimiento heterótrofo utilizando moléculas orgánicas complejas (con la excepción de azúcares ), crecimiento autótrofo por la fijación de dióxido de carbono en presencia de H 2 a través de un ciclo de 3-hidroxipropionato modificado propuesto , y sus mayores tasas de crecimiento se observan cuando cultivado mixotrópicamente sobre casaminoácidos y sulfuros metálicos . La oxidación disimilatoria de hierro y azufre en M. sedula , impulsada por sus oxidasas de membrana , es clave para la capacidad de M. sedula para movilizar metales y biolixiviación. Cuando se cultiva en presencia de H 2 , se reduce la capacidad de M. sedula para lixiviar el cobre de la calcopirita (CuFeS 2 ).
Ecología
M. sedula se puede encontrar en aguas termales ricas en azufre, campos volcánicos y comunidades de drenaje ácido de minas (AMD). Estas comunidades se caracterizan por altas concentraciones de iones metálicos, pH bajo y altas temperaturas.
Aunque la disolución de la pirita en AMD es un proceso natural, se acelera en presencia de acidófilos como M. sedula que se encuentran en estos entornos, lo que conduce a un aumento de las tasas de acidificación del drenaje del agua de las minas activas y abandonadas. Las comunidades de AMD se caracterizan por una composición diversa de microorganismos que llenan los nichos disponibles según su tolerancia a la temperatura, la resistencia a los metales y el pH. Estas comunidades muestran una simbiosis compleja a través del ciclo biogeoquímico de azufre, hierro, carbono y nitrógeno . A altas temperaturas, M. sedula llena el nicho de oxidante de hierro y azufre, papel que cumplen otros acidófilos como el mesófilo Ferroplasma spp. y Leptospirillum spp. a temperaturas más bajas.
M. sedula también puede crecer en meteoritos en un laboratorio. [1]
Referencias
- ^ Milojevic, Tetyana; Kölbl, Denise; Ferrière, Ludovic; Albu, Mihaela; Kish, Adrienne; Flemming, Roberta L .; Koeberl, Christian; Blazevic, Amir; Zebec, Ziga; Rittmann, Simon K.-MR; Schleper, Christa; Pignitter, Marc; Somoza, Veronika; Schimak, Mario P .; Rupert, Alexandra N. (2019). "Explorando la biotransformación microbiana de material extraterrestre a escala nanométrica" . Informes científicos . 9 (1): 18028. doi : 10.1038 / s41598-019-54482-7 . ISSN 2045-2322 . PMC 6889503 . PMID 31792265 .
- Huber, G., Spinnler, C., Gambacorta, A. y Stetter, K. “Metallosphaera sedula gen. y sp. nov. Representa un nuevo género de arqueobacterias termoacidófilas aeróbicas, movilizadoras de metales ”. Microbiología sistemática y aplicada. 1989. p. 38-47.
- Auernik, K. y Kelly, R. “Versatilidad fisiológica de la extremadamente termoacidófila Archaeon Metallosphaera sedula apoyada por análisis transcriptómico de crecimiento heterótrofo, autótrofo y mixotrófico”. Microbiología aplicada y ambiental. 2010. p. 931-935.
- Clark, T., Baldi, F. y Olson, G. “Despiritización del carbón por el termófilo Archaeon Metallosphaera sedula”. Microbiología aplicada y ambiental. 1993. p. 2375-2379.
- http://www.epa.gov/oaqps001/sulfurdioxide/
- http://www.epa.gov/acidrain/what/index.html
- Peeples, TL, y Kelly, RM, “Bioenergética del termoacidófilo extremo oxidante de metales / azufre, Metallosphaera sedula”. Combustible. 1993. p. 1577-1752.
- Auernik, K y Kelly, R. “Impacto del hidrógeno molecular en la biolixiviación de calcopirita por el extremadamente termoacidófilo Archaeon Metallosphaera sedula”. Microbiología aplicada y ambiental. 2010. p. 2668-2672.
- Alber, B., Kung, J. y Fuchs, G. "3-hidroxipropionil-coenzima A sintetasa de Metallosphaera sedula, una enzima implicada en la fijación autótrofa de CO2". Journal of Bacteriology 2008. p. 1383-1389
- http://genome.jgi-psf.org/metse/metse.home.html [ enlace muerto permanente ]
- Baker, B. y Banfield, J. "Comunidades microbianas en drenaje ácido de minas". Ecología Microbiana FEMS. 2002. p. 139-152
- Auernick, KS, Maezato, Y., Blum, PH, Kelly, RM “La secuencia del genoma del Archaeon Metallosphaera sedula, extremadamente termoacidófilo y movilizador de metales, proporciona información sobre el metabolismo asociado a la biolixiviación”. Microbiología aplicada y ambiental. 2008. p. 682-692
enlaces externos
- Tipo de cepa de Metallosphaera sedula en Bac Dive - la base de metadatos de diversidad bacteriana