Nitrososphaera gargensis es un pequeño coco no patógeno que mide 0,9 ± 0,3 μm de diámetro. [2] [3] N. gargensis se observa en pequeños grupos de cocos anormales y usa su archaella para moverse a través de la quimiotaxis . [2] [3] Al ser una Archaeon , Nitrososphaera gargensis tiene una membrana celular compuesta de crenarqueol, su isómero , y un tetraéter de glicerol dialquil glicerol distintivo (GDGT), que es importante para identificar las arqueas oxidantes de amoníaco (AOA). [4] El organismo juega un papel en la influencia de las comunidades oceánicas y la producción de alimentos. [5]
Nitrososphaera gargensis | |
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clasificación cientifica | |
Dominio: | |
Reino: | " Proteoarchaeota " |
Filo: | |
Clase: | |
Pedido: | Nitrososphaerales |
Familia: | |
Género: | |
Especies: | N. gargensis |
Nombre binomial | |
Nitrososphaera gargensis Zhalnina y col. 2014 [1] |
Descubrimiento
Nitrososphaera gargensis fue descubierto en un manantial de aguas termales de Garga en Siberia por Hatzenpichler y asociados en 2008. [2] El organismo fue aislado de una muestra tomada de los manantiales de aguas termales de Siberia que en realidad estaba ubicada en una alfombra microbiana . [2] Hatzenpichler y col. Posteriormente, el cultivo se hizo crecer aeróbicamente a 46 ° C con amonio y bicarbonato . [2] En 2007, los primeros indicios de Nitrososphaera gargensis se encontraron mediante la prueba de una muestra de aguas termales en busca de oxidantes de amoníaco . [2] Los investigadores encontraron arqueas oxidantes de amoníaco en lugar de las bacterias esperadas con esta capacidad, ya que no se había encontrado ninguna arquea previa que pudiera completar este proceso. [2] Mediante el análisis de las secuencias del gen ARNr 16S y la realización de los métodos científicos de deposición informadora catalizada (CARD) - FISH (hibridación in situ de fluorescencia) y microautorradiografía , los investigadores determinaron que el organismo de la muestra era una arquea oxidante de amoníaco y clasificaron esto organismo como Candidatus Nitrososphaera gargensis . [2]
Genómica
El genoma de Nitrososphaera gargensis tiene un tamaño de 2,83 Mb con un contenido de GC del 48%, que es mucho más grande que la mayoría de las otras arqueas oxidantes de amoníaco. [3] El organismo codifica 3565 genes de proteínas y 37 genes de ARN . [3] [6] N. gargensis también contiene un sistema CRISPR -Cas tipo I capaz de apuntar al ADN viral , duplicaciones de genes en sus acompañantes y numerosos genes transposasas . [3]
Taxonomía y filogenia
N. gargensis es vecino de Nitrosopumilus maritimus y Nitrososphaera viennensis en el árbol filogenético . [7] Como Nitrososphaera gargensis , ambos organismos son oxidantes de amoníaco quimiolitoautotróficos que prosperan en hábitats cálidos y húmedos. [7] Spang y col. aclararon, en 2012, las notables similitudes entre N. gargensis y N. viennensis a través de su capacidad de nitrificación y producción de PHA (supuestamente polihidroxibutirato) junto con otros elementos. [3]
Nitrificación y metabolismo
Como quimiolitoautótrofo, Nitrososphaera gargensis realiza la oxidación aeróbica del amoníaco a nitrito y descompone el cianato para obtener energía. [2] [3] [8] N. gargensis también incluye un metabolismo de carbono flexible , lo que permite la absorción de material orgánico . [3] La nitrificación , el proceso de oxidación del amoníaco a nitrato , es un paso importante en el ciclo del nitrógeno . [4] Dado que el nitrógeno es limitado en los ambientes marinos, el reciente descubrimiento de arqueas oxidantes de amoníaco demuestra ser una fuente activa de estudio para los investigadores. [9] N. gargensis posee amoniaco monooxigenasa , que es la enzima que permite al organismo la capacidad de oxidar amoniaco o urea y potencialmente cianato como otras fuentes de amoniaco. [3] [9]
Habitat
Nitrososphaera gargensis se descubrió en una fuente termal de Garga y más comúnmente reside en fuentes termales que contienen metales pesados similares o se puede aislar de las esteras microbianas cerca de las fuentes termales. [2] [3] Además de las fuentes termales, otras arqueas que oxidan el amoníaco se encuentran comúnmente en el suelo, el agua dulce y los sedimentos del agua dulce. [1] N. gargensis crece mejor a 46 y prospera con la presencia de amoníaco u otras fuentes de nitrógeno, y utiliza flagelos para moverse mediante quimiotaxis. [2] [3]
La investigación actual
Isómero de crenarqueol
La composición de la membrana de las arqueas oxidantes de amoníaco, específicamente a través de un isómero de crenarqueol, se puede utilizar para identificarlas como AOA. [4] N. gargensis fue el primer organismo cultivado con la capacidad de producir una cantidad significativa del isómero crenarqueol. [4] Con su capacidad para sintetizar crenarchaeol, N. gargensis permite a los científicos expandir esta síntesis también al Grupo I.1b Crenarchaeota . [4] Estos descubrimientos indican que estos organismos son fuentes importantes de crenarqueol en sus hábitats de ambientes termofílicos y terrestres y corroboran la asociación entre AOA y crenarqueol. [4]
Ciclos de nitrógeno marino
Además, la influencia de Nitrososphaera gargensis como arqueas oxidantes de amoníaco se expande de la tierra al agua, ya que su capacidad de nitrificación juega un papel en los ciclos del nitrógeno que están presentes en el océano. [9] El ciclo del nitrógeno determina la interacción de los organismos en los ecosistemas marinos y la actividad del océano. [9]
Producción de alimentos y fertilizantes
Además de influir en la estructura de los suelos y las comunidades oceánicas, Nitrososphaera gargensis también desempeña un papel en la producción de alimentos. [5] Dado que el nitrógeno es necesario para la producción de alimentos, se utilizan fertilizantes que contienen nitrógeno. [5] Esto conduce a una contaminación que puede dañar el medio ambiente y terminar en aguas residuales. [5] Por lo tanto, los investigadores están tratando de desarrollar formas de eliminar el nitrógeno de las áreas afectadas. [5] En este estudio, se encontró que organismos similares a Nitrososphaera gargensis oxidan el amoníaco y, con este conocimiento, los investigadores planean acoplar esta capacidad con otros procesos en el ciclo del nitrógeno para eliminar la forma de nitrógeno que contamina el área. [5] Tales acoplamientos podrían ocurrir debido al hecho de que los AOA no se ven afectados por las concentraciones de ácido nitroso, mientras que las bacterias oxidantes de nitritos son inhibidas por esta sustancia química . [5] En esta diferencia, se podrían desarrollar técnicas para fomentar la desammonificación , que es más rentable. [5] En general, en estos estudios, los investigadores están tratando de encontrar el equilibrio correcto en un biorreactor termófilo para eliminar el nitrógeno. [5]
Referencias
- ^ a b Zhalnina, KV; Dias, R; Leonard, MT; Dorr; de Quadros, P; Camargo, FAO; Drew, JC; et al. (2014). "Secuencia del genoma de Candidatus Nitrososphaera evergladensis del grupo I.1b enriquecido de Everglades Soil revela nuevas características genómicas de las arqueas oxidantes de amoníaco" . PLoS ONE . 9 (7): e101648. Código bibliográfico : 2014PLoSO ... 9j1648Z . doi : 10.1371 / journal.pone.0101648 . PMC 4084955 . PMID 24999826 .
- ^ a b c d e f g h yo j k Hatzenpichler, Roland; Lebedeva, Elena V .; Spieck, Eva; Stoecker, Kilian; Richter, Andreas; Daims, Holger; Wagner, Michael (2008). "Un Crenarchaeote oxidante de amoníaco moderadamente termófilo de una fuente termal" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 105 (6): 2134-139. Código Bibliográfico : 2008PNAS..105.2134H . doi : 10.1073 / pnas.0708857105 . PMC 2538889 . PMID 18250313 .
- ^ a b c d e f g h yo j k Spang, A; Poehlein, A; Offre, P; Zumbrägel, S; Haider, S; Rychlik, N; et al. (2012). "." El genoma de CandidatusNitrososphaera gargensis que oxida el amoníaco: conocimientos sobre la versatilidad metabólica y las adaptaciones ambientales ". Environ Microbiol . 14 (12): 3122–3145. Doi : 10.1111 / j.1462-2920.2012.02893.x . PMID 23057602 .
- ^ a b c d e f Lanzador, Angela; Rychlik, Nicolas; Hopmans, Ellen C .; Spieck, Eva; Rijpstra, W. Irene C; Ossebaar, Jort; Schouten, Stefan; Wagner, Michael; Sinninghe Damsté, Jaap S (2009). "Crenarqueol domina los lípidos de membrana de Candidatus Nitrososphaera Gargensis, un grupo termofílico I.1b Archaeon" . El diario ISME . 4 (4): 542–52. doi : 10.1038 / ismej.2009.138 . PMID 20033067 .
- ^ a b c d e f g h i Courtens, Emilie Np, Eva Spieck, Ramiro Vilchez-Vargas, Samuel Bodé, Pascal Boeckx, Stefan Schouten, Ruy Jauregui, Dietmar H. Pieper, Siegfried E. Vlaeminck y Nico Boon. "Una comunidad nitrificante robusta en un biorreactor a 50 ° C abre el camino para la eliminación de nitrógeno termofílico". The ISME Journal (2016) http://www.nature.com/ismej/journal/vaop/ncurrent/full/ismej20168a.htm
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Otras lecturas
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- Stahl, David A .; José (2012). "Fisiología y diversidad de arqueas oxidantes de amoniaco". Revisión anual de microbiología . 66 : 83-101. doi : 10.1146 / annurev-micro-092611-150128 . PMID 22994489 .