Candidatus Scalindua wagneri es una bacteria gramnegativa con forma de cocoide que se aisló por primera vez de una planta de tratamiento de aguas residuales. [1] Esta bacteria es un quimiolitotrofo anaeróbico obligadoque sufre oxidación anaeróbica de amonio ( anammox ). [1] Se puede utilizar en la industria del tratamiento de aguas residuales en reactores de nitrógeno para eliminar los desechos nitrogenados de las aguas residuales sin contribuir a la pérdida fija de nitrógeno y la emisión de gases de efecto invernadero . [2]
Candidatus Scalindua wagneri | |
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clasificación cientifica | |
Dominio: | |
Filo: | |
Clase: | Planctomicetia |
Pedido: | |
Familia: | Brocadiceae |
Género: | |
Especies: | Wagneri |
Nombre binomial | |
Candidatus Scalindua wagneri Schmid y col. 2003. |
Caracterización
Candidatus Scalindua wagneri es una bacteria en forma de cocoide con un diámetro de 1 μm. [1] Al igual que otros planctomicetos , S. wagneri es gramnegativo y no tiene peptidoglicano en su pared celular . [1] Además, la bacteria contiene dos membranas internas en lugar de tener una membrana interna y una membrana externa que rodea la pared celular. [3] Algunos de los vecinos cercanos son otras especies dentro del nuevo género Scalindua, como Candidatus S. sorokinii y Candidatus S. brodae. [1] Otros vecinos incluyen Candidatus Kuenenia stuttgartiensis y Candidatus Brocadia anammoxidans . [1] S. wagneri y su género comparten sólo un 85% de similitud con otros miembros en su línea evolutiva, lo que sugiere que está relacionado lejanamente con otras bacterias anaeróbicas oxidantes de amonio (anammox). [1]
Descubrimiento
Markus Schmid del laboratorio Strous descubrió por primera vez S. wagneri en una planta de tratamiento de lixiviados de vertedero ubicada en Pitsea , Reino Unido el 1 de agosto de 2001. [1] Estas bacterias se duplicaron en número aproximadamente cada tres semanas en condiciones de laboratorio, lo que las hizo muy difíciles de detectar. aislar. [1] Por lo tanto, los investigadores utilizaron el análisis del gen 16S rRNA ( ribosomal RNA ) en la biopelícula de muestras de aguas residuales para detectar la presencia de estas bacterias. [1] Amplificaron y aislaron el gen ARNr 16S de la biopelícula mediante PCR y electroforesis en gel . Luego, clonaron el ADN en vectores TOPO . [1] Una vez que los investigadores secuenciaron el ADN, alinearon las secuencias del gen ARNr 16S con una base de datos del genoma y encontraron que las secuencias están relacionadas con la bacteria anammox. [1] Una de las secuencias mostró una similitud del 93% con Candidatus Scalindua sorokinii, lo que sugiere que esta secuencia pertenecía a una nueva especie dentro del género Scalindua y los investigadores la llamaron Candidatus Scalindua wagneri en honor a Michael Wagner, un ecologista microbiano . [1]
Metabolismo
S. wagneri es un quimiolitoautótrofo anaeróbico obligado y sufre oxidación anaeróbica de amonio (anammox) en el compartimento intracitoplasmático llamado anammoxosoma . [1] [3] Durante el proceso de anammox, el amonio se oxida utilizando nitrito como aceptor de electrones y forma gas dinitrógeno como producto. [1] Se propone que este mecanismo se produce mediante la producción de un intermedio de hidracina utilizando hidroxilamina , que se deriva del nitrito. [1] Además, S. wagneri usa nitrito como donador de electrones para fijar dióxido de carbono y forma nitrato como subproducto. [1] Para probar las propiedades metabólicas de S. wagneri, Nakajima et al . realizaron pruebas de actividad de anammox utilizando compuestos de nitrógeno marcados con los isótopos de 15 N y midieron las concentraciones de 28 N 2 , 29 N 2 y 30 N 2 después de 15 días. [4] Los investigadores encontraron que las concentraciones de los gases 28 N 2 y 29 N 2 aumentaron significativamente. [4] Estos resultados sugieren que el amoníaco y el nitrito se usan en cantidades iguales para producir 29 N 2 , y la desnitrificación ocurre al mismo tiempo que el metabolismo del anammox. [4]
Genoma
Actualmente, la información genómica sobre S. wagneri es muy limitada. [5] Las secuencias del genoma actual se obtuvieron a partir de ADN aislado de las bacterias que crecían en un reactor de bacterias anammox marinas (MAB). [4] Luego, los genes de ARNr 16S en el ADN se amplificaron usando un cebador oligonucleotídico específico para Planctomycetales , se separaron usando electroforesis en gel y se secuenciaron usando un secuenciador de ADN CEQ 2000. [4] El análisis de las secuencias del gen ARNr 16S se realizó utilizando el programa GENETYX, y las alineaciones y los árboles filogenéticos se realizaron utilizando BLAST , CLUSTALW y uniones vecinas , respectivamente. [4] Para tener una mejor comprensión del genoma , S. wagneri se puede comparar con uno de sus parientes más conocidos. Por ejemplo, Candidatus Scalindua profunda tiene una longitud de genoma de 5,14 millones de pares de bases con un contenido de GC del 39,1%. [6] No hay información genómica sobre la longitud o el% de contenido de GC para S. wagneri. Sin embargo, hay cientos de secuencias parciales de 476 pares de bases para su gen ARNr 16S. [5] Mediante el análisis de hibridación in situ fluorescente (FISH), una técnica utilizada para detectar secuencias de ADN específicas en los cromosomas , los investigadores no pudieron detectar la hibridación entre el cromosoma de S. wagneri y la sonda de ADN anammox putativa. [1] Esto sugiere que S. wagneri no es muy similar a la bacteria anammox conocida, por lo que los investigadores clasificaron la bacteria en su propio género. [1]
Ecología
Aunque los investigadores no pueden aislar cultivos puros de S. wagneri, se cree que abarca un amplio nicho . [7] Utilizando el análisis del gen 16S rRNA, Schmid encontró por primera vez evidencia de la bacteria en plantas de tratamiento de aguas residuales. [1] Otros investigadores también encontraron evidencia del gen de ARNr 16S en un depósito de petróleo mantenido en un rango de temperatura entre 55 ° C y 75 ° C, además de ecosistemas de agua dulce y marinos , como estuarios . [7] [8]
Importancia y aplicaciones útiles
S. wagneri permite que las plantas de tratamiento de aguas residuales reduzcan los costos de operación al tiempo que reducen los efectos adversos de la nitrificación y desnitrificación en el medio ambiente. [2] Estas bacterias contribuyen al desarrollo de nuevas tecnologías para la gestión de aguas residuales al ayudar en la eliminación eficiente de compuestos nitrogenados en las aguas residuales. [1] Por lo general, los reactores de nitrógeno utilizan tanto la nitrificación como la desnitrificación para eliminar los desechos nitrogenados. [2] Estos procesos tienen altos costos de operación debido al mantenimiento continuo de las condiciones aeróbicas en el reactor. [2] La desnitrificación también produce óxido nitroso (N 2 O), que es un gas de efecto invernadero que es perjudicial para el medio ambiente. [9] La producción de N 2 O contribuye a la pérdida de nitrógeno fijo, que regula la productividad biológica de los ecosistemas . [10] [11] Al inocular reactores de aguas residuales con S. wagneri anaeróbico , los costos de operación pueden reducirse en aproximadamente un noventa por ciento sin la producción de gases de efecto invernadero. [2] Esto permite una mejor gestión de las aguas residuales de una manera más rentable sin contribuir al cambio climático . [2] [9]
Referencias
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