Las bacterias de azufre púrpura (PSB) son parte de un grupo de proteobacterias capaces de realizar la fotosíntesis , denominadas colectivamente bacterias de color púrpura . Son anaeróbicos o microaerófilos y, a menudo, se encuentran en ambientes de agua estratificada, como manantiales termales , cuerpos de agua estancados , así como esteras microbianas en zonas intermareales. [5] A diferencia de las plantas , las algas y las cianobacterias , las bacterias de azufre púrpura no usan agua como agente reductor y, por lo tanto, no producenOxigeno . En cambio, pueden usar azufre en forma de sulfuro o tiosulfato (también, algunas especies pueden usar H 2 , Fe 2+ o NO 2 - ) como donador de electrones en sus vías fotosintéticas . [5] El azufre se oxida para producir gránulos de azufre elemental . Este, a su vez, puede oxidarse para formar ácido sulfúrico .
Bacterias de azufre púrpura | |
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clasificación cientifica | |
Dominio: | Bacterias |
Filo: | Proteobacterias |
Clase: | Gammaproteobacteria |
Pedido: | Chromatiales Imhoff 2005 [1] |
Familias | |
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Las bacterias de azufre púrpura se dividen en gran medida en dos familias, las Chromatiaceae y las Ectothiorhodospiraceae , que producen gránulos de azufre internos y externos, respectivamente, y muestran diferencias en la estructura de sus membranas internas. [5] Forman parte del orden Chromatiales, incluido en la subdivisión gamma de las Proteobacterias. El género Halothiobacillus también está incluido en los Chromatiales, en su propia familia, pero no es fotosintético.
Características de las bacterias de azufre púrpura
Principales pigmentos fotosintéticos: bacterioclorofilas a o b
Ubicación de los pigmentos fotosintéticos: membrana plasmática y cromatóforo (complejos de membranas laminares que son continuas con la membrana plasmática)
Donantes de electrones fotosintéticos: H 2 , H 2 S, S
Deposición de azufre: dentro de la celda
Tipo metabólico: Fotolitoautótrofo [6]
Ecología
Habitat
Las bacterias de azufre púrpura se encuentran generalmente en zonas anóxicas iluminadas de lagos y otros hábitats acuáticos donde se acumula el sulfuro de hidrógeno y también en "manantiales de azufre" donde el sulfuro de hidrógeno producido geoquímica o biológicamente puede desencadenar la formación de floraciones de bacterias de azufre púrpura. Se requieren condiciones anóxicas para la fotosíntesis; estas bacterias no pueden prosperar en ambientes oxigenados. [7]
Los lagos más favorables para el desarrollo de bacterias de azufre púrpura son los lagos meromícticos (estratificados permanentemente). [8] Los lagos meromícticos se estratifican porque tienen agua más densa (generalmente salina) en el fondo y menos densa (generalmente agua dulce) cerca de la superficie. El crecimiento de las bacterias de azufre púrpura también se ve favorecido por las capas en los lagos holomícticos . [8] Estos lagos están estratificados térmicamente; en primavera y verano, el agua en la superficie se calienta haciéndola menos densa que el agua fría subyacente, lo que proporciona una estratificación lo suficientemente estable para el crecimiento de bacterias de azufre púrpura. Si hay suficiente sulfato presente para apoyar la reducción de sulfato, el sulfuro, producido en los sedimentos, se difunde hacia arriba en las aguas anóxicas del fondo, donde las bacterias de azufre púrpura pueden formar densas masas celulares, llamadas floraciones, generalmente en asociación con bacterias fototróficas verdes.
También se pueden encontrar bacterias de azufre púrpura y son un componente prominente en las esteras microbianas intermareales . Los tapetes , como el tapete microbiano Sippewissett , tienen entornos dinámicos debido al flujo de las mareas y al agua dulce entrante que conduce a entornos estratificados de manera similar a los lagos meromícticos. El crecimiento de bacterias de azufre púrpura se habilita a medida que el azufre se suministra a partir de la muerte y descomposición de los microorganismos ubicados por encima de ellas dentro de estas piscinas intermareales. [5] La estratificación y la fuente de azufre permiten que el PSB crezca en estos charcos intermareales donde se encuentran las esteras. El PSB puede ayudar a estabilizar estos sedimentos ambientales de la estera microbiana a través de la secreción de sustancias poliméricas extracelulares que pueden unirse a los sedimentos en las piscinas. [9] [10]
Importancia ecológica
Las bacterias de azufre púrpura pueden afectar su entorno al contribuir al ciclo de nutrientes y al usar su metabolismo para alterar su entorno. Pueden desempeñar un papel importante en la producción primaria, lo que sugiere que estos organismos afectan el ciclo del carbono a través de la fijación del carbono . [11] Las bacterias de azufre púrpura también contribuyen al ciclo del fósforo en su hábitat, [12] y al ciclo del hierro . [13] A través del afloramiento de estos organismos, el fósforo, un nutriente limitante en la capa óxica de los lagos, se recicla y se proporciona a las bacterias heterótrofas para su uso. [12] Esto indica que aunque las bacterias de azufre púrpura se encuentran en la capa anóxica de su hábitat, pueden promover el crecimiento de muchos organismos heterótrofos al suministrar nutrientes inorgánicos a la capa óxica anterior. Otra forma de reciclaje de nutrientes inorgánicos y materia orgánica disuelta por las bacterias de azufre púrpura es a través de la cadena alimentaria ; actúan como fuente de alimento para otros organismos. [12]
Algunas bacterias de azufre púrpura han evolucionado para optimizar sus condiciones ambientales para su propio crecimiento. Por ejemplo, en South Andros Black Hole en las Bahamas, las bacterias de azufre púrpura adoptaron una nueva característica en la que pueden usar su metabolismo para irradiar energía térmica a su entorno. [14] Debido a la ineficacia de sus carotenoides, o centros de captación de luz, los organismos pueden liberar el exceso de energía luminosa en forma de energía térmica. [14] Esta adaptación les permite competir de forma más eficaz en su entorno. Al elevar la temperatura del agua circundante, crean un nicho ecológico que apoya su propio crecimiento, al tiempo que les permite competir con otros organismos no termotolerantes.
Crecimiento en lagos meromícticos
Los lagos meromícticos son lagos permanentemente estratificados producidos por un gradiente de concentraciones salinas. La capa inferior altamente salina está separada de la capa superior de agua dulce por la quimioclina , donde la salinidad cambia drásticamente. Debido a la gran diferencia de densidad, las capas superior e inferior no se mezclan, lo que da como resultado un ambiente anóxico debajo de la quimioclina. [15] Este ambiente anóxico con luz y suficiente disponibilidad de sulfuro es ideal para las bacterias de azufre púrpura. [16] [15]
Un estudio realizado en el lago Mahoney sugirió que las bacterias de azufre púrpura contribuyen al reciclaje del nutriente inorgánico, el fósforo. [15] La afluencia de bacterias de azufre púrpura en la capa superior del agua crea una fuente de fósforo unido, y la actividad de la fosfatasa libera este fósforo en el agua. Luego, el fósforo soluble se incorpora a bacterias heterótrofas para su uso en procesos de desarrollo. De esta manera, las bacterias de azufre púrpura participan en el ciclo del fósforo y minimizan la pérdida de nutrientes. [15]
Biomarcadores
Las bacterias de azufre púrpura producen pigmentos conjugados llamados carotenoides que funcionan en el complejo de captación de luz . Cuando estos organismos mueren y se hunden, algunas moléculas de pigmento se conservan en forma modificada en los sedimentos. Una molécula de carotenoide producida, la okenona, se altera diagenéticamente al biomarcador okenane . El descubrimiento de okenane en sedimentos marinos implica la presencia de bacterias de azufre púrpura durante el tiempo de enterramiento. Okenane se ha identificado en un afloramiento sedimentario del norte de Australia que data de hace 1640 millones de años. [17] Los autores del estudio concluyeron que, basándose en la presencia del biomarcador de la bacteria de azufre púrpura, el océano Paleoproterozoico debe haber sido anóxico y sulfídico en profundidad. Este hallazgo proporciona evidencia para la hipótesis de Canfield Ocean .
Biorremediación
Las bacterias de azufre púrpura pueden contribuir a la reducción de compuestos orgánicos nocivos para el medio ambiente y la emisión de olores en las lagunas de aguas residuales de estiércol donde se sabe que crecen. En las lagunas de aguas residuales se pueden encontrar compuestos nocivos como el metano , un gas de efecto invernadero y el sulfuro de hidrógeno , un compuesto tóxico y picante. PSB puede ayudar a reducir la concentración de ambos y otros. [18]
Los compuestos orgánicos dañinos se pueden eliminar mediante la fotoasimilación, la absorción de carbono por los organismos a través de la fotosíntesis. [19] Cuando los PSB en las lagunas realizan la fotosíntesis, pueden utilizar el carbono de compuestos dañinos, como el metano , [20] como fuente de carbono. Esto elimina el metano, un gas de efecto invernadero, de la laguna y reduce el efecto de contaminación atmosférica de las lagunas.
El H 2 S puede actuar como fuente de azufre para PSB durante estos mismos procesos fotosintéticos que eliminan los compuestos orgánicos. El uso de H 2 S como agente reductor por parte de PSB lo elimina de la laguna y conduce a una reducción del olor y la toxicidad en las lagunas. [21] [22] [23]
Ver también
- Evento anóxico
- Fotosíntesis anoxigénica
- Green Lake (Nueva York)
- Okenane
- Bacterias reductoras de azufre
Referencias
- ^ En mi humilde opinión (JF): Orden I. Chromatiales ord. nov. En: DJ BRENNER, NR KRIEG, JT STALEY y GM GARRITY (editores), Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, segunda edición, vol. 2 (The Proteobacteria), parte B (The Gammaproteobacteria), Springer, Nueva York, 2005, págs. 1-3.
- ^ Boden R (2017). "Reclasificación de Halothiobacillus hydrothermalis y Halothiobacillus halophilus a Guyparkeria gen. Nov. En la familia Thioalkalibacteraceae . Nov., Con descripciones modificadas del género Halothiobacillus y la familia Halothiobacillaceae " . Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 67 (10): 3919–3928. doi : 10.1099 / ijsem.0.002222 . hdl : 10026,1 / 9982 . PMID 28884673 .
- ^ "Wenzhouxiangella" . www.uniprot.org .
- ^ Parker, Charles Thomas; Garrity, George M (2015). Parker, Charles Thomas; Garrity, George M (eds.). "Resumen de nomenclatura de Wenzhouxiangellaceae Wang et al. 2015". Los resúmenes de NamesforLife . doi : 10.1601 / nm.27206 .
- ^ a b c d Hunter, CN, Daldal, F., Thurnauer, MC, Beatty, JT "La bacteria fototrópica púrpura" , Springer-Dordrecht , 2008.
- ^ Usha Mina, Pranav kumar (2014). Fundamental y práctica de las ciencias de la vida .
- ^ Proctor, Lita M (1997). "Bacterias anaeróbicas, fotosintéticas, fijadoras de nitrógeno asociadas con copépodos pelágicos" (PDF) . Ecología microbiana acuática . 12 : 105-113. doi : 10.3354 / ame012105 .
- ^ a b Van Germerden, Hans; Mas, Jordi (1995). Bacterias fotosintéticas anoxigenicas . Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. págs. 50–57. ISBN 978-0-306-47954-0. Consultado el 6 de octubre de 2017 .
- ^ Hubas, C. et al. "La proliferación de bacterias de azufre púrpura en la superficie del sedimento afecta la diversidad y funcionalidad de la estera intermareal" , PLOS One , 5 de diciembre de 2013. Consultado el 12 de febrero de 2020.
- ^ Stal LJ (2010) https://ac.els-cdn.com/S0925857409000160/1-s2.0-S0925857409000160-main.pdf?_tid=2a3d5a5e-cd79-11e7-aa3b-00000aacb35f&acdnat=1511130774_f1d9f08b3f0de5ea6f90b0d1427800bb microfitobentos como una fuerza biogeomorphological en la estabilización de sedimentos intermareales. Ecol Eng 36: 236–245. doi: 10.1016 / j.ecoleng.2008.12.032.
- ^ Storelli, Nicola; Peduzzi, Sandro; Saad, Maged; Frigaard, Niels-Ulrik; Perret, Xavier; Tonolla, Mauro (mayo de 2013). "La asimilación de CO2 en la quimioclina del lago Cadagno está dominada por algunos tipos de bacterias de azufre púrpura fototróficas" . Ecología Microbiología FEMS . 84 (2): 421–432. doi : 10.1111 / 1574-6941.12074 . PMID 23330958 .
- ^ a b c Overmann, Jorg (1997). Avances en ecología microbiana . Avances en ecología microbiana. 15 . Boston, MA: Springer EE. UU. págs. 252-258, 278, 279. doi : 10.1007 / 978-1-4757-9074-0 . ISBN 978-1-4757-9074-0.
- ^ Haaijer, Suzanne; Crienen, Gijs; Jetten, Mike; Op den Camp, Huub (3 de febrero de 2012). "Bacterias anóxicas de ciclo de hierro de un entorno de agua dulce rico en sulfuro de hierro y nitrato" . Fronteras en microbiología . 3 : 26. doi : 10.3389 / fmicb.2012.00026 . PMC 3271277 . PMID 22347219 .
- ^ a b Herbert, Rodney; Gall, Andrew; Maoka, Takashi; Cogdell, Richard; Robert, Bruno; Takaichi, Shinichi; Schwabe, Stephanie (febrero de 2008). "Bacterias fototróficas de azufre púrpura como motores de calor en el agujero negro de South Andros". Investigación de la fotosíntesis . 95 (2–3): 261–268. doi : 10.1007 / s11120-007-9246-1 . PMID 17906940 .
- ^ a b c d Overmann, Jorg; Beatty, J. Thomas; Hall, Ken J. (27 de junio de 1996). "Las bacterias de azufre púrpura controlan el crecimiento del bacterioplancton heterotrófico aeróbico en un lago salado meromíctico" . Sociedad Americana de Microbiología . 62 (9): 3251–8. PMC 1388937 . PMID 16535399 .
- ^ Rogozin, D. Yu; Zykov, VV; Tarnovskii, MO (1 de enero de 2016). "Dinámica de las bacterias de azufre púrpura en un lago Shunet salino meromíctico (Khakassia, Siberia) en 2007-2013". Microbiología . 85 : 93-101. doi : 10.1134 / S0026261716010100 .
- ^ Brocks, Jochen J .; Schaeffer, Philippe (1 de marzo de 2008). "Okenane, un biomarcador de bacterias de azufre púrpura (Chromatiaceae) y otros nuevos derivados carotenoides de la formación 1640 Ma Barney Creek". Geochimica et Cosmochimica Acta . 72 (5): 1396-1414. Código Bibliográfico : 2008GeCoA..72.1396B . doi : 10.1016 / j.gca.2007.12.006 .
- ^ McGarvey, JA, et al. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1472-765X.2009.02683.x/epdf "Inducción del crecimiento bacteriano de azufre púrpura en lagunas de aguas residuales lecheras por circulación". Letters in Applied Microbiology , vol. 49, no. 4, 2009, págs. 427-433.
- ^ "Fotoasimilación | Definición de fotoasimilación en inglés por los diccionarios de Oxford". https://en.oxforddictionaries.com/definition/photoassimilation Oxford Dictionaries | Inglés , Oxford Dictionaries, en.oxforddictionaries.com/definition/photoassimilation.
- ^ Leytem, AB y col. https://ac.els-cdn.com/S0022030217305799/1-s2.0-S0022030217305799-main.pdf?_tid=a8cdccc8-cd79-11e7-8cad-00000aab0f6c&acdnat=1511130986_0d85d5dtha96ffb65e1ca9 de Estados Unidos occidental . " Journal of Dairy Science , vol. 100, no. 8, 2017, págs. 6785-6803.
- ^ "Sulfuro de hidrógeno". http://www.npi.gov.au/resource/hydrogen-sulfide National Pollutant Inventory , Departamento de Medio Ambiente y Energía del Gobierno de Australia, www.npi.gov.au/resource/hydrogen-sulfide.
- ^ Caumette, P (1993). "Ecología y fisiología de bacterias fototróficas y bacterias reductoras de sulfato en salinas marinas". Experientia . 49 (6–7): 473–481. doi : 10.1007 / BF01955148 .
- ^ Dungan, RS; Leytem, AB (2015). "Detección" de bacterias de azufre púrpura en aguas residuales de productos lácteos púrpuras y no púrpuras " . Journal of Environmental Quality . 44 (5): 1550-1555. Doi : 10.2134 / jeq2015.03.0128 . PMID 26436272 .