Нитроспира ⇐ Васина Википедия

[wiki_de]

;:Не путать с бактериальным родом Nitrospina.

'''''Нитроспира''''' (от Первый представитель этого рода был выделен и описан в заливе Мэн в 1986 году Стэнли Уотсоном «и др.»; Эта бактерия получила название Nitrospira marina.
Представители Nitrospira — это повсеместно распространенные бактерии, которые играют роль в азотном цикле путем окисления нитрита на втором этапе нитрификации.

Первоначально предполагалось, что популяции были ограничены морскими экосистемами, однако позже выяснилось, что многочисленные местообитания хорошо подходят для соответствующим образом адаптированных представителей, в том числе
* естественная биологическая морская среда (например, пляжи Кейп-Кода),
* Активный ил на очистных сооружениях,
* Биофильтр для круговорота воды в аквариумных резервуарах,
* наземные системы,
* Пресноводные и соленые экосистемы,
* сельскохозяйственные земли и
* Геотермальные источники.
Представители рода Nitrospira обитают в самых разных средах, включая системы питьевой воды, очистные сооружения, рисовые поля, почву (почвоведение) | лесные подстилки, геотермальные источники и в тканях губок.
Хотя нитроспиры встречаются во многих природных и искусственных экосистемах, их трудно культивировать, поэтому большая часть знаний о них основана на молекулярных и геномных данных.
Первым видом (биология)|видом, геном которого был секвенирован, был Nitrospira defluvii (2010).
Кроме того, последовательности 16S рРНК внутри рода Nitrospira показывают слишком мало сходства, чтобы их можно было использовать для полимеразной цепной реакции | праймеры для ПЦР, поэтому члены могут остаться незамеченными с помощью этого метода.
Кроме того, были обнаружены и культивированы представители рода Nitrospira, способные к полной нитрификации (Nitrification#Comammox|Comammox бактерии)..< ref name="Kits2017"/>

== Морфология ==
''Nitrospira moscoviensis'' как представитель рода ''Nitrospira'' - грамотрицательная нитритокисляющая бактерия, имеющая спиральную или изогнутую палочковидную (виброидную) форму (0,9-2,2 × 0,2-0,4 м# мкм | микрометров).
Это непланктонные организмы, живущие в виде скоплений, так называемых агрегатов, в биопленках.
С помощью трансмиссионного электронного микроскопа (ТЕМ) можно увидеть звездообразные выступы на внешней мембране (толщиной 6-8 метров#нм|нм). Периплазматическое пространство исключительно широкое (34–41 нм толщиной), что обеспечивает пространство для молекул, богатых электронами.
В цитозоле имеются бедные электронами структуры, которые, вероятно, являются везикулами-хранилищами (везикулы (биологические)|везикулы) для гликогена; В цитоплазме также были идентифицированы гранулы полигидроксибутирата и полифосфата.
При анализе ДНК было установлено, что 56,9 ± 0,4 мол% ДНК состоит из пар оснований гуанина и цитозина (содержание GC).

== Общий обмен веществ ==
«Нитроспира» способна к аэробному окислению водорода и окислению нитритов с получением электронов; Однако доказано, что высокие концентрации нитритов подавляют их рост.
Оптимальная температура для окисления нитритов и роста Nitrospira moscoviensis составляет 39°С (общий диапазон 33-44°С); при значении pH 7,6-8,0.
Хотя их обычно классифицируют как облигатные хемолитотрофы.
некоторые представители рода способны к миксотрофии, т.е. Эти «Нитроспиры» могут усваивать углерод в различных условиях окружающей среды посредством фиксации углерода или путем потребления органических молекул (глицерина, пирувата или формиата).
Недавние исследования также показывают, что «Nitrospira» может использовать мочевину в качестве источника питательных веществ.
Уреаза, закодированная в его геноме, способна расщеплять мочевину на углекислый газ (CO2 и аммиак (NH3).
CO2 может усваиваться путем анаболизма, в то время как аммиак и органические побочные продукты, выделяемые «Nitrospira», способствуют нитрификации|окислителям аммония и другим микробам в том же микросреды для сосуществования в микробном сообществе.

== Нитрификация ==
Все представители этого рода имеют гены нитритоксидоредуктазы и поэтому считаются нитритными окислителями.
С момента открытия нитрифицирующих бактерий предполагалось, что нитрификация обычно происходит в два отдельных этапа, хотя для организма было бы энергетически выгодно выполнять оба этапа вместе.
Однако примерно с 2015 года были также обнаружены представители Nitrospira, способные к полной нитрификации (бактерии Nitrification#Comammox|Comammox). а также культивируется, например. ''Nitrospira inopinata''.
Открытие организмов comammox в роде Nitrospira по-новому определяет вклад бактерий в глобальный цикл азота; Поэтому следует ожидать, что этому вопросу будут посвящены многие будущие исследования.

Эти новые открытия открывают возможность преимущественного использования полной нитрификации вместо частичной нитрификации в технических системах, таких как очистные сооружения. Можно предположить, что полная нитрификация приведет к снижению выбросов парниковых газов закиси азота (N2O) и оксида азота (NO) в атмосферу.< ref name="Palatinszky2024"/>

==Геном ==
Секвенирование ДНК | секвенирование и анализ ДНК двух членов «Nitrospira» («Ca.» N. nitrosa, также известная как «Nitrospira», sp. 1 и «Ca». N. nitrificans, также известная как «'') Nitrospira'' sp. 2) выявило, что оба вида кодируют гены монооксигеназы аммония (Amo) и гидроксиламиндегидрогеназы (hao). Оба являются ферментами, с помощью которых бактерии, окисляющие аммиак (AOB), через промежуточные стадии превращают аммиак в нитрит.
Эти бактерии обладают всеми необходимыми субъединицами для обоих ферментов, а также необходимыми белками и переносчиками, связанными с клеточной мембраной (мембранный белок), для выполнения первого этапа нитрификации. Происхождение гена «Amo» среди AOB неясно, а возможная монофилия спорна. Текущие результаты показывают, что ген «Hao» филогенетически отличается от «'' Гены Хао'' от других АОБ отличаются. Считается, что они были приобретены AOB давным-давно, вероятно, в результате горизонтального переноса генов|горизонтального переноса генов.

Члены группы «Nitrospira» также несут гены, которые кодируют все субъединицы нитритоксидоредуктазы | оксидоредуктазы (nxr) — это фермент, который катализирует второй этап нитрификации.

== Систематика ==
=== Вид ===
Принятая в настоящее время таксономия основана на
Род '''''Nitrospira''''' * Род ''Nitrospira_A'' (GTDB)
** Вид «Nitrospira defluvii» *** Вид ''Nitrospira_A defluvii_A'' (GTDB), со штаммом bin.465 и MAG_79
*** Вид ''Nitrospira_A defluvii_B'' (GTDB), со штаммом NC_groundwater_1100_Ag_S2p5_58_36
*** Вид ''Nitrospira_A defluvii_C'' (GTDB), со штаммом ZN2 и S0bin14
*** Вид ''Nitrospira_A sp003456605'' (GTDB), со штаммом NOB1, UBA8978, TGS_NIT4, RBC_NOB2 и ACE_NIT1
*** Вид ''Nitrospira_A sp001567445'' (GTDB), син. Бактерия Nitrospirales NOB, Nitrospira sp. OLB3 и Nitrospira sp. NTP2 (NCBI), со штаммами H3_NOB1, NOB, NOB2, OLB3, NTP2
** Вид ''Nitrospira_A sp014055465'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. CR1.1 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_A sp014055495'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. CR1.2 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_A sp902500715'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. RBC085 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_A sp902500785'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. RBC048 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_A sp902500995'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. RBC073 (NCBI)

* Род ''Nitrospira_C'' (GTDB)
** Вид «Nitrospira japonica» *** Вид ''Nitrospira_C japonica_A'' (GTDB)
** Вид ''Nitrospira_C sp002420105'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. UBA5699 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_C sp011405515'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. КМ1 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_C sp014055525'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. CR1.3 (NCBI)

* Род ''Nitrospira_D'' (GTDB)
** Вид «''Candidatus'' Nitrospira inopinata» ** Вид «''Candidatus'' Nitrospira kreftii» ** Вид «Nitrospira lenta» ** Вид «Nitrospira moscoviensis» ** Вид «Candidatus Nitrospira nitrificans» ** Вид «Candidatus Nitrospira nitrosa» ** Вид ''Nitrospira_D sp001464735'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. Ga0074138 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_D sp002083365'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. SG-bin1 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_D sp002083405'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. SG-bin2 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_D sp002083555'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. ST-bin5 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_D sp002083565'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. ST-bin4 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_D sp002254365'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. UW-LDO-01 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_D sp002331335'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. UBA2082 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_D sp002331625'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. UBA2083 (NCBI)
** Вид ''Nitrospira_D sp002420115'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. UBA5698 (NCBI)
** Виды ''Nitrospira_D sp002435325'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. UBA6493 (NCBI)
** Виды ''Nitrospira_D sp002451055'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. UBA6909 (NCBI)
** Виды ''Nitrospira_D sp002869845'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. CG24B (NCBI)
** Виды ''Nitrospira_D sp002869855'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. CG24D (NCBI)
** Виды ''Nitrospira_D sp900696515'' (GTDB), син. ''Нитроспира'' сп. HN-bin3 (NCBI)

* Гаттунг ''Nitrospira_G'' (GTDB)
** Виды „''Nitrospira tepida'''
* Никаких особенностей в GTDB
** Виды «Candidatus Nitrospira щелочнотолерантные» ** Виды „''Candidatus'' Nitrospira bockiana“ ** Виды „''Nitrospira Calida''' ** Виды '''''Nitrospira marina''''' ** Виды „''Candidatus'' Nitrospira salsa“
=== Филогения ===
Die folgende Phylogenie basiert auf dem Stand GTDB:

|label1=''Nitrospira_A'' (GTDB)
|1=„''Н. defluvii''“
|label2=​
|2= |label1=''Nitrospira_C'' (GTDB)
|1=„''Н. японика''“
|label2=​
|2= |1=„''Н. Лента''“
|label2=''Nitrospira_D'' (GTDB)​
|2= |1=„''Nitrospira moscoviensis|N. moscoviensis''
|label2=​
|2= |1=„''Ca.'' Nitrospira inopinata|N. инопината“
|label2=​
|2= |1=„''Ca.'' Н. крефтии“
|label2=​
|2= |1=„''Ca.'' N. nitrificans“
|2=„''Ca.'' N. nitrosa“

Folgenden Spezies с GTDB 08-RS214 ''incertae sedis'':

* "''Ca.'' N.alalictolerans" Daebeler ''et al.'' 2020
* «''Ca.'' N. bockiana» Лебедева ''и др.'' 2008
* "''N.calida''' Лебедева ''и др.'' 2011
* '' Nitrospira marina|N. Марина'' Уотсон ''и др.'' 1986
* "''Ca.'' N. salsa" Haajer ''et al.'' 2013
* "''N. tepida''' Keuter ''et al.'' 2023 – в ''Nitrospira_G'' (GTDB)

== Здесь также ==
* Штикстоффкрайслауф

* [http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Nitrospira MicrobeWiki -- Nitrospira]



LPSN: [https://lpsn.dsmz.de/genus/nitrospira Род ''Nitrospira''] Watson ''et al.'' 1986.


LPSN: [https://lpsn.dsmz.de/phylum/nitrospirota Тип «Нитроспирота»] Гаррити и Холт, 2021.


Национальный центр биотехнологической информации | Браузер таксономии NCBI: [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/B ... e=1&unlock Nitrospirota]. Подробности: [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/B ... o&id=40117 Nitrospirota corrig. Гаррити и Холт, 2021]; гомотипический синоним: «Нитроспирота» Whitman et al. 2018 год; «Нитроспиры» Гаррити и Холт, 2001 г.; «Нитроспиреота» Орен и др. 2015.


* Дерево: [https://data.gtdb.ecogenomic.org/releas ... abels.tree ac120_r214.sp_labels] Филогенетический Баум в формате Ньюика
* История:

GTDB: [https://gtdb.ecogenomic.org/tree?r=g__Nitrospira_A Nitrospira_A …]





Хольгер Даймс, Йеппе Л. Нильсен, Пер Х. Нильсен, Карл-Хайнц Шляйфер, Михаэль Вагнер (Биолог) | Михаэль Вагнер: «Характеристика in situ нитроспироподобных нитрит-окисляющих бактерий, активных на очистных сооружениях». В: «Прикладная и экологическая микробиология». ', Группа 67, № 11, 1 ноября 2001 г., С. 5273–5284; doi:10.1128/AEM.67.11.5273-5284.2001, PMID 11679356,

Хольгер Даймс, Елена В. Лебедева, Петра Пьевац, Пинг Хан, Крейг Гербольд, Мадс Альбертсен, Нико Йемлих, Мартон Палатински, Юлия Виерхайлиг: «Полная нитрификация бактериями Nitrospira». В: «Природа». , Band 528, № 7583, 26 ноября 2015 г., С. 504–509; doi:10.1038/nature16461, PMID 26610024,

Силке Эрих, Дорис Беренс, Елена Лебедева, Вольфганг Людвиг, Эберхард Бок: «Новая облигатно хемолитоавтотрофная нитрит-окисляющая бактерия Nitrospira moscoviensis sp. ноябрь и его филогенетические взаимоотношения». В: «Архивы микробиологии», Band 164, Nr. 1, июль 1995 г., S. 16–23; doi:10.1007/BF02568729, PMID 7646315,

Хироцугу Фуджитани, Норисуке Ушики, Сатоши Цунеда, Ёситеру Аой: «Изоляция подлинии I «Nitrospira» с помощью новой стратегии выращивания». В: «Экологическая микробиология», Группа 16, № 10, октябрь. 2014, С.3030–3040; doi:10.1111/1462-2920.12248, PMID 25312601 (

Сюзанна К. М. Хаайер, Ке Джи, Лаура ван Нифтрик, Александр Хойшен, Даан Спет, Майк Джеттен|Майк С. М. Джеттен, Яап С. Синнингхе Дамсте, Хууб Дж. М. Оп ден Кэмп: «Новый морской вид Nitrospira, окисляющий нитриты, из голландских прибрежных вод Северного моря». В: «Границы микробиологии», группа 4, 18. Март 2013, С. 60; doi:10.3389/fmicb.2013.00060, PMID 23515432,

Тимоти А. Хованек, Лэнс Т. Тейлор, Эндрю Блейкис, Эдвард Ф. Делонг: «Нитроспироподобные бактерии, связанные с окислением нитритов в пресноводных аквариумах». В: «Прикладная и экологическая микробиология». '', Группа 64, № 1, 1 января 1998 г.,







Ханна Кох, Себастьян Люкер, Мадс Альбертсен, Катарина Китцингер, Крейг Гербольд, Ева Шпик, Пер Халкьяер Нильсен, Михаэль Вагнер (Бологе)|Майкл Вагнер, Хольгер Даймс: «Расширенная метаболическая универсальность вездесущих нитритокисляющих бактерий этого рода» Nitrospira». В: «Записки Национальной академии наук», группа 112, № 36, 8 сентября 2015 г.,

Себастьян Люкер, Михаэль Вагнер (Биолог) | Михаэль Вагнер, Франк Майкснер, Эрик Пеллетье, Ханна Кох, Бенуа Вашери, Томас Раттей, Яап С. Синнингхе Дамсте, Ева Шпик, Дени Ле Паслье, Хольгер Даймс: «Нитроспира» «Метагеном освещает физиологию и эволюцию глобально важных нитритокисляющих бактерий». В: «Записки Национальной академии наук», Band 107, № 30, 12. Июль 2010 г., S. 13479. –13484; doi:10.1073/pnas.1003860107, PMID 20624973,

Мартон Палатински, Крейг В. Херболд, Кристофер Дж. Седлачек, Доминик Пюрингер, Катарина Китцингер, Эндрю Т. Жигер, Кеннет Васмунд, Пер Х. Нильсен, Мортен К.Д. Дюхольм, Нико Йемлих, Рихард Грусек, Антон Легин, Юлиус Костан, Несрете Красничи, Клаудия Шрайнер, Йоханна Пальметцхофер, Тило Хофманн, Михаэль Цумштайн, Кристина Джинович-Каруго, Хольгер Даймс, Михаэль Вагнер (Biologie) | Михаэль Вагнер: «Рост полные окислители аммиака на гуанидине». В: «Природа», 14 августа 2024 г.; doi:10.1038/s41586-024-07832-z, PMID 39143220 ( * [https://science.orf.at/stories/3226302/ Bodenemissionen: Weniger Lachgas durch „grüne“ Bakterien]. Ауф: orf.at, 14 августа 2024 г.


Алехандро Паломо, С. Джейн Фаулер, Арда Гюлай, Саймон Расмуссен, Томас Зихеритц-Понтен, Барт Ф. Смец: «Метагеномный анализ микробных сообществ песчаных фильтров с быстрой гравитацией предполагает новую физиологию видов Nitrospira». В: «Журнал ISME», группа 10, № 11, 29. апрель 2016 г.,

Майкл Пестер, Фрэнк Мейкснер, Дэвид Берри, Томас Раттей, Ханна Кох, Себастьян Люкер, Борис Новка, Андреас Рихтер, Ева Шпик: «NxrB», кодирующий бета-субъединицу нитритоксидоредуктазы, как функциональный и филогенетический маркер для нитрит-окисляющих «Nitrospira».» В: «Экологическая микробиология», Группа 16, № 10, 1. Октябрь 2014 г.,

Адриан Родригес-Кабальеро, Адриан Рибера Гуардия, Хосе Луис Балькасар, Майте Пихуан и Вилальта: «Нитритация по сравнению с полной нитрификацией сточных вод, богатых аммонием: сравнение с точки зрения выбросов азота и оксидов азота». Биоресурсные технологии», Band 139, июль 2013 г., S. 195–202; doi:10.1016/j.biortech.2013.04.021, PMID 23665516, бибкод:2013BiTec.139..195R






Стэнли В. Уотсон, Эберхард Бок, Фредерика В. Валуа, Джон Б. Уотербери, Урсула Шлоссер: «Nitrospira marina» gen. ноябрь сп. ноябрь: хемолитотрофная нитрит-окисляющая бактерия». В: «Arch Microbiol.», Band 144, Nr. 1, февраль 1986 г., S. 1–7; doi:10.1007/BF00454947, бибкод:1986ArMic.144....1W (


Категория:Экосистемные меры
Категория:Treibhausgasemission
Категория:Бактерии

Подробнее: https://de.wikipedia.org/wiki/Nitrospira