โบรคาเดีย
| โบรคาเดีย | |
|---|---|
การจำแนกประเภททางวิทยาศาสตร์( Candidatus ) | |
| โดเมน: | แบคทีเรีย |
| อาณาจักร: | ซูโดโมนาดาติ |
| ไฟลัม: | แพลงค์โตไมซีโตตา |
| ระดับ: | โบรคาเดีย |
| ตระกูล: | "โบรคาเดียล" |
| ประเภท: | "Ca. Brocadia" Jetten และคณะ 2544 [ 1 ] |
| ชนิดต้นแบบ | |
| "Ca. Brocadia anammoxidans " เจ็ตเทนและคณะ 2001 | |
| ชนิด[ 2 ] | |
| |
" Candidatus Brocadia"เป็นสกุลของแบคทีเรียCandidatusซึ่งหมายความว่าถึงแม้จะมีการศึกษาลักษณะเฉพาะอย่างดีแล้ว แต่ก็ยังไม่สามารถเพาะเลี้ยงเป็นเชื้อบริสุทธิ์ได้[ 3 ] [ 4 ]ด้วยเหตุนี้ ความรู้ส่วนใหญ่เกี่ยวกับ สายพันธุ์ Candidatus (รวมถึง Brocadia) จึงถูกค้นพบโดยใช้เทคนิคที่ไม่ต้องอาศัยการเพาะเลี้ยง เช่นการวิเคราะห์ลำดับ จีโนมแบบ เมตาจีโนมิก[ 3 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
สายพันธุ์ที่โดดเด่นบางสายพันธุ์ในสกุลนี้ ได้แก่ สายพันธุ์ต้นแบบCandidatus Brocadia anammoxidansรวมถึงCandidatus Brocadia sinica และCandidatus Brocadia fulgidaหลายสายพันธุ์ในสกุลนี้ รวมถึงสายพันธุ์ที่กล่าวมาแล้ว สามารถออกซิเดชันแอมโมเนียมแบบไม่ใช้ออกซิเจน หรือที่รู้จักกันในชื่อanammoxซึ่งเป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรไนโตรเจนทั่วโลก[ 8 ] [ 9 ] Anammox ทำงานโดยการเปลี่ยนไนโตรเจนที่ตรึงไว้กลับไปเป็นก๊าซ N ในชั้นบรรยากาศ[ 9 ]แบคทีเรีย Anammox มีออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มเฉพาะตัวซึ่งเป็นที่ที่กระบวนการ anammox นี้เกิดขึ้น—เรียกว่า anammoxosome [ 4 ]
วิวัฒนาการ
อนุกรมวิธานที่ยอมรับในปัจจุบันนั้นอิงตามรายการชื่อโปรคาริโอตที่มีสถานะในระบบการตั้งชื่อ (LPSN) [ 2 ]และศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (NCBI) [ 10 ]วิวัฒนาการตามโปรตีนเครื่องหมาย 120 ตัวGTDB 10-RS226 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]
| " Ca. Brocadia" |
| ||||||||||||||||||||||||
โครงสร้าง
Candidatus Brocadia จัดอยู่ในไฟลัมPlanctomycetota [ 14 ] แบคทีเรียเหล่านี้เป็นที่รู้จักจากลักษณะฟีโนไทป์ที่โดดเด่นบางประการ ได้แก่ หลุมบนพื้นผิวเซลล์ (โครงสร้างคล้ายหลุมอุกกาบาต) ไม่มีเพปติโดไกลแคนในผนังเซลล์ การแบ่งส่วน และแม้กระทั่งการสืบพันธุ์แบบแตกหน่อแทน การแบ่งตัว แบบไบนารี[ 14 ]
การแบ่งส่วนของCa. Brocadia และแบคทีเรียแอนแนมม็อกซ์โดยทั่วไปเป็นที่น่าสนใจอย่างมาก เป็นที่ทราบกันว่ามีสามส่วนหลัก ได้แก่ (1) พาริโฟพลาสม์ (2) ไรโบพลาสม์ และ (3) แอนแนมม็อกโซโซม ดังที่เห็นในรูปที่ 1 [ 4 ]
พาริโฟพลาสม์เป็นส่วนประกอบภายนอกสุดของเซลล์ ในขณะที่ส่วนประกอบภายในสุดคือไรโบพลาสม์ ซึ่งมีไรโบโซมและดีเอ็นเอของเซลล์[ 4 ]แอนแนมม็อกโซโซมเป็นส่วนประกอบของเซลล์ที่มีเยื่อหุ้มซึ่งไม่มีดีเอ็นเอหรือไรโบโซม และเป็นบริเวณที่ กระบวนการ แอนแนมม็อกซ์เกิดขึ้น[ 4 ]นี่คือสิ่งที่ทำให้แบคทีเรียแอนแนมม็อกซ์มีเอกลักษณ์ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วโปรคาริโอตไม่มีออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม
Ca. Brocadia เช่นเดียวกับแบคทีเรียแอนแนมม็อกซ์อื่นๆ มีลิพิดแลดเดอเรนที่ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มของแอนแนมม็อกซ์โซม[ 15 ]ซึ่งช่วยป้องกันสารตัวกลางที่เป็นพิษจากกระบวนการแอนแนมม็อกซ์ เช่น ไฮดราซีน ไม่ให้ปนเปื้อนและทำลายส่วนอื่นๆ ของเซลล์[ 15 ]
สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติและอุตสาหกรรม
เป็นธรรมชาติ
แบคทีเรียเหล่านี้พบได้ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติหลายแห่งที่ กระบวนการ แอนแนมม็อกซ์เกิดขึ้น และเป็นส่วนสำคัญของการเปลี่ยนไนโตรเจนที่ตรึงไว้เป็นไนโตรเจนในรูปก๊าซ (N2 ที่ถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ[ 15 ]แบคทีเรียแอนแนมม็อกซ์ เช่น แบคทีเรียที่อยู่ในสกุลCa. Brocadia ถูกค้นพบครั้งแรกในทะเลดำและต่อมาในทะเลอาหรับ ซึ่งทั้งสองแหล่งน้ำนี้ส่วนใหญ่มีออกซิเจนต่ำและเป็นสภาวะที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการแอนแนมม็อกซ์[ 15 ]
ทางอุตสาหกรรม
สกุลCa. Brocadia และอื่นๆ ถูกนำมาใช้ในโรงงานบำบัดน้ำเสีย อุตสาหกรรมโดยใช้ เครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์เรียงลำดับเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบหมุนเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรนและอื่นๆ อีกมากมาย[ 16 ]เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้เหมาะสำหรับการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมเนื่องจากมี การกัก เก็บตะกอน สูง [ 16 ]
สายพันธุ์ที่น่าสนใจ
มีการศึกษามากมายเกี่ยวกับคุณสมบัติทางสรีรวิทยาของแบคทีเรียแอนนาม็อกซ์ชนิดต่างๆ รวมถึงบทบาทของพวกมันใน กระบวนการ แอนนาม็อกซ์วิธีการทำงานของพวกมันในกระบวนการแอนนาม็อกซ์ และคุณลักษณะสำคัญอื่นๆ ที่ทำให้พวกมันแตกต่างกัน การเปรียบเทียบระหว่างสายพันธุ์ที่สำคัญและน่าสนใจได้ถูกรวบรวมไว้ในที่นี้
Ca. B. anammoxidans เป็นสายพันธุ์ต้นแบบของสกุลCa. Brocadia และเป็นแบคทีเรีย anammox ตัวแรกที่รู้จัก[ 14 ]ชื่อของมันถูกเลือกตามสถานที่ที่ค้นพบแบคทีเรีย: 'Brocadia' มาจากชื่อโรงงานนำร่องที่พบใน Gist-brocades และ 'anammoxidans' มาจากความสามารถในการทำ anammox [ 14 ]สิ่งนี้ถูกกำหนดหลังจากที่ สกัด DNA ไรโบโซม 16Sขยาย และจัดลำดับ และพบว่ามันอยู่ในไฟลัมPlanctomycetota [ 14 ]
แคนดิดาตัสโบรคาเดีย ซินิกา
Ca. B. sinica ถูกเปรียบเทียบโดยตรงกับสายพันธุ์ต้นแบบทั้งในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งมีการทำปฏิกิริยาแอนแนมม็อกซ์พบว่าCa. B. sinica มีอุณหภูมิการเจริญเติบโตสูงกว่าเล็กน้อย ในขณะที่ Ca. B. anammoxidans มีอุณหภูมิต่ำกว่าเล็กน้อย แต่มีช่วงที่กว้างกว่า[ 17 ]ค่า pH ในการเจริญเติบโตยังคงคล้ายคลึงกัน โดยCa. B. sinica มีความต้องการ pH สูงกว่าเล็กน้อย[ 17 ] นอกจากนี้ยังพบว่า Ca. B. sinica มีความต้านทานต่อออกซิเจนที่ละลายในอาหารเลี้ยงเชื้อ สูงกว่า เมื่อเปรียบเทียบกัน[ 17 ] Ca. B. sinica สามารถแข่งขันได้ ดีกว่า Ca. B. anammoxidans ในสภาพแวดล้อมที่มนุษย์สร้างขึ้นที่มีแอมโมเนียมและไนไตรต์ สูง แต่จะถูกแย่งชิงพื้นที่ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติเนื่องจากมีแอมโมเนียมและไนไตรต์จำกัด[ 17 ]
พบว่าCa. B. fulgida สามารถเรืองแสงได้เองเมื่อมีความเข้มข้นและการรวมกลุ่มที่เหมาะสม แต่ไม่ใช่ในรูปเซลล์เดี่ยว[ 15 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พบสารเรืองแสงได้เองล้อมรอบเซลล์ แต่ยังไม่ได้รับการระบุเพิ่มเติม พบค่าการกระตุ้นและการปล่อยแสงสองค่าที่เกี่ยวข้องกับการเรืองแสงนี้ ซึ่งอาจบ่งชี้ว่ามีสารประกอบมากกว่าหนึ่งชนิดที่ทำให้เกิดลักษณะเฉพาะนี้[ 15 ]
พบว่าสายพันธุ์นี้มี อัตราการออกซิเดชันของ ฟอร์เม ต และอะซิเตต สูง กว่าสายพันธุ์ต้นแบบCa. B. anammoxidans [ 15 ] มีการเสนอว่าCa. B. fulgidaเปลี่ยนอะซิเตตเป็น CO ก่อน แล้วจึงรวม CO เข้ากับอะซิทิล-CoAซึ่งเป็นเอกลักษณ์เพราะยากกว่าเส้นทางที่เปลี่ยนอะซิเตตเป็นอะซิทิล-CoA มาก[ 15 ]