Nitrospira -Nitrospira
| Nitrospira | |
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Classificação científica 
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| Domínio: | Bactérias |
| Filo: | Nitrospirae |
| Classe: | Nitrospira |
| Pedido: | Nitrospirales |
| Família: | Nitrospiraceae |
| Gênero: |
Nitrospira Watson et al. 1986 |
| Espécies de tipo | |
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Marina de Nitrospira Watson et al. 1986
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| Espécies | |
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Nitrospira (do latim: nitro, que significa "nitrato" e grego: spira, que significa "espiral") se traduz em "uma espiral de nitrato" é um gênero de bactéria dentro do clado monofilético dofilo Nitrospirae . O primeiro membro deste gênero foi descrito em 1986 por Watson et al. isolado do Golfo do Maine. A bactéria foi batizada de Nitrospira marina . As populações foram inicialmente consideradas limitadas aos ecossistemas marinhos, mas mais tarde foi descoberto que era adequado para vários habitats, incluindo lodo ativado desistemas de tratamento de águas residuais , ambientes marinhos biológicos naturais (como o rio Sena na França e praias em Cape Cod ), biofiltros de circulação de águaem tanques de aquário, sistemas terrestres, ecossistemas de água doce e salgada e fontes termais. Nitrospira é uma bactéria ubíqua que desempenha um papel no ciclo do nitrogênio, realizando a oxidação do nitrito na segunda etapa da nitrificação. Os Nitrospira vivem em uma ampla variedade de ambientes, incluindo, mas não se limitando a, sistemas de água potável, estações de tratamento de resíduos, arrozais, solos florestais, nascentes geotérmicas e tecido esponjoso. Apesar de serem abundantes em muitos ecossistemas naturais e projetados, os Nitrospira são difíceis de cultivar, então a maior parte do conhecimento deles vem de dados moleculares e genômicos. No entanto, devido à dificuldade de cultivo em laboratório, todo o genoma foi sequenciado em apenas uma espécie, Nitrospira defluvii . Além disso, as sequências de rRNA 16s da bactéria Nitrospira são muito diferentes para uso em primers de PCR , portanto, alguns membros passam despercebidos. Além disso, membros da Nitrospira com capacidade para realizar nitrificação completa(bactéria comammox ) também foram descobertos e cultivados.
Morfologia
Para a descrição a seguir, Nitrospira moscoviensis será representativo do gênero Nitrospira. Nitrospira é um organismo oxidante de nitrito gram-negativo com morfologia helicoidal a vibroide (0,9–2,2 × 0,2–0,4 micrômetros de tamanho). Eles são organismos não planctônicos que residem como aglomerados, conhecidos como agregados, em biofilmes . A visualização usando microscopia eletrônica de transmissão (TEM) confirma protuberâncias semelhantes a estrelas na membrana externa (6-8 nm de espessura). O espaço periplasmático é excepcionalmente largo (34-41 nm de espessura), o que fornece espaço para acomodar moléculas ricas em elétrons. As estruturas privadas de elétrons estão localizadas no citosol e acredita-se que sejam vesículas de armazenamento de glicogênio ; grânulos de polihidroxibutirato e polifosfato também são identificados no citoplasma. A análise de DNA determinou que 56,9 +/- 0,4% molar do DNA eram pares de bases de guanina e citosina .
Metabolismo Geral
Nitrospira são capazes de oxidação aeróbia de hidrogênio e oxidação de nitrito para a obtenção de elétrons, mas altas concentrações de nitrito têm mostrado inibir seu crescimento. A temperatura ideal para a oxidação e crescimento do nitrito em Nitrospira moscoviensis é de 39 ° C (pode variar de 33-44 ° C) em uma faixa de pH de 7,6-8,0. Apesar de serem comumente classificados como quimiolitotróficos obrigatórios , alguns são capazes de mixotrofia . Por exemplo, em diferentes ambientes, a Nitrospira pode escolher assimilar carbono por fixação de carbono ou consumindo moléculas orgânicas ( glicerol , piruvato ou formato ). Novos estudos também mostram que a Nitrospira pode usar a uréia como fonte de nutriente. A urease codificada em seu genoma pode quebrar a ureia em CO
2e amônia . O CO
2pode ser assimilado pelo anabolismo, enquanto a amônia e o subproduto orgânico liberado pelo Nitrospira permitem que oxidantes de amônio e outros micróbios coexistam no mesmo microambiente .
Nitrificação
Todos os membros desse gênero têm os genes da nitrito oxidoredutase e, portanto, são considerados oxidantes de nitrito. Desde que as bactérias nitrificantes foram descobertas, foi aceito que a nitrificação ocorria em duas etapas, embora fosse energeticamente favorável para um organismo realizar as duas etapas. Recentemente, membros do Nitrospira com habilidades para realizar nitrificação completa ( bactéria comammox ) também foram descobertos e cultivados como no caso de Nitrospira inopinata . A descoberta de organismos commamox dentro da Nitrospira redefine a forma como as bactérias contribuem para o ciclo do nitrogênio e, portanto, muitos estudos futuros serão dedicados a ela.
Com essas novas descobertas, agora existe a possibilidade de usar principalmente nitrificação completa em vez de nitrificação parcial em sistemas projetados como estações de tratamento de águas residuais, porque a nitrificação completa resulta em emissões mais baixas de gases de efeito estufa : óxido nitroso e óxido nítrico , para a atmosfera.
Genoma
Depois de sequenciar e analisar o DNA dos membros do Nitrospira , os pesquisadores descobriram que ambas as espécies tinham genes que codificam a monooxigenase de amônia (Amo) e a hidroxilamina desidrogenase (hao), enzimas que as bactérias oxidantes de amônia (AOB) usam para converter amônia em nitrito. A bactéria possui todas as subunidades necessárias para ambas as enzimas, bem como as proteínas associadas à membrana celular e transportadores necessários para realizar a primeira etapa da nitrificação. As origens do gene Amo são discutíveis, pois um estudo descobriu que ele é semelhante a outro AOB [3], enquanto outro estudo descobriu que o gene Amo é geneticamente distinto de outras linhagens. As descobertas atuais indicam que o gene hao é filogeneticamente distinto do gene hao presente em outros AOB, o que significa que eles os adquiriram há muito tempo, provavelmente por transferência horizontal de genes .
Nitrospira também carrega os genes que codificam para todas as subunidades da nitrito oxidorredutase (nxr), a enzima que catalisa a segunda etapa da nitrificação.
Filogenia
A taxonomia atualmente aceita é baseada na Lista de nomes procarióticos com Posição na Nomenclatura (LSPN) e no Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia (NCBI). A filogenia é baseada no Annotree v1.2.0 que usa o GTDB 05-RS95 ( banco de dados de taxonomia do genoma )
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