コマンモックス

コマモックス（完全なアンモニア酸化）は、硝化プロセスを通じてアンモニアを亜硝酸塩に変換し、次に硝酸塩に変換できる生物に付けられた名前です。^[1]硝化は伝統的に2段階のプロセスであると考えられており、アンモニア酸化細菌と古細菌がアンモニアを亜硝酸塩に酸化し、次に亜硝酸塩酸化細菌が硝酸塩に変換します。^{[2] [3]単一の}微生物によるアンモニアから硝酸塩への完全な変換は、2006年に初めて予測されました。^[1] 2015年に、両方の変換プロセスを実行できる微生物がニトロスピラ属内で発見され、窒素循環が更新されました。^{[4] [5]}ニトロスピラ属内では、主要な生態系コマモックスは主に自然の帯水層と人工生態系で見つかります。^[6]

完全な硝化段階は、^どちらかの単独の酸化（アンモニアから亜硝酸塩への酸化では∆G°′ = −275 kJ mol −1 NH 3、亜硝酸塩から硝酸塩への酸化では∆G°′ = −74 kJ mol ⁻¹ NO ₂ − _）^{よりも多くのエネルギー（∆G°′ =} ₋₃₄₉ kJ mol ⁻¹ NH 3）を生み出す。^[5]

アンモニアを酸化して硝酸塩にする完全な硝化は、ニトロスピラにとってエネルギー的に有利である。^{[5]これまでの}ニトロスピラに関する研究により、すべてのニトロスピラは亜硝酸塩をエネルギー源として利用すると考えられていた。 ^[1]そのため、コマンモックスニトロスピラは2015年まで発見されなかった。 ^{[5]発見された}硝化菌はすべて、ニトロスピラ属の亜系統IIに属する。^[3]ニトロスピラ属の硝化化学合成独立栄養細菌のゲノムは、アンモニアと亜硝酸塩の両方の酸化をコードしている。^[5]アンモニアの硝酸塩への酸化による成長に関連する遺伝子は、アンモニアモノオキシゲナーゼ遺伝子とヒドロキシルアミン脱水素酵素遺伝子（例：amoA遺伝子とhaoクラスター）である。^[5]これは、完全硝化菌であるニトロスピラが、環境中に見られる窒素循環微生物群集の基礎となっていることを示しています。コマンモックス生物の発見からほぼ2年後、ニトロスピラ・イノピナタは、純粋培養で分離された最初の完全硝化菌となりました。^[7]ニトロスピラ・イノピナタの運動学的および生理学的分析により、この完全硝化菌は、アンモニアに対する親和性が高く、成長速度が遅く、アンモニア酸化の最大速度が低く、収量が高いことが実証されました。^{[7] [6]コマンモックス}ニトロスピラの発見は、窒素循環のモジュール進化についての見解を提供し、硝化の進化史の複雑さを広げています。^[5]

コマンモックスは、天然の淡水および陸上生態系を含む多くの生態系で確認されています。注目すべきことに、コマンモックス遺伝子は海洋では豊富に存在しないことがわかりました。さらに、コマンモックス用の人工生態系の使用は、水および廃水処理中のアンモニウム除去に使用できます。^{[3]コマンモックスは、}水産養殖バイオ濾過ユニット、飲料水処理および配水システム、廃水処理プラントなど、多くの人工システムで確認されています。 ^{[3] [6]これらの人工生態系でのコマンモックスの成長は}、アンモニア酸化細菌および/または古細菌と共存し、場合によっては他のアンモニア酸化原核生物より数が多くなります。^{[3] [6] [8] [9]}コマンモックスの生態系は、処理構成と処理された廃水の化学組成の影響により、分布や存在量などの生物地理学の点で現在不明です。^{[3] [6]これらの研究結果を受けて、コマモックスは人工環境下では}ニトロスピラ属の標準的な亜硝酸酸化細菌よりも選択性が高いことが判明し、廃水処理プロセスにおける効率的な生物学的窒素除去においてコマモックスが重要な役割を果たす可能性があることを示唆した。^[3]

• アナモックス