ニトロソスフェラ・ガルゲンシス

Nitrososphaera gargensisは、非病原性の小型球菌で、直径は 0.9 ± 0.3 μm です。^{[2] [3]} N. gargensis は、異常な小型球菌の集団で観察され、その古細菌を使って走化性運動を行います。^{[2] [3]}古細菌であるNitrososphaera gargensisは、クレナーカエオール、その異性体、およびアンモニア酸化古細菌 (AOA) を識別する上で重要な独特のグリセロールジアルキルグリセロールテトラエーテル(GDGT)で構成される細胞膜を持っています。 ^[4]この生物は、海洋生物群集や食糧生産に影響を与える役割を果たしています。^[5]

Nitrososphaera gargensisは、2008年にハッツェンピヒラーと共同研究者によってシベリアのガルガ温泉で発見されました。 ^{[2]この生物は、シベリアの}温泉から採取されたサンプルから分離されましたが、そのサンプルは実際には微生物マットの中にありました。^[2]ハッツェンピヒラーらはその後、アンモニウムと重炭酸塩を用いて46°Cで好気的に培養しました。^[2] 2007年、温泉サンプルのアンモニア酸化剤の検査中に、 Nitrososphaera gargensisの最初の兆候が見つかりました。^[2]研究者らは、この能力を持つと予想された細菌ではなく、アンモニア酸化古細菌を発見しました。これは、これまでこのプロセスを完了できる古細菌が見つかっていなかったためです。^{[2]研究者らは、} 16S rRNA遺伝子配列を分析し、触媒レポーター沈着（CARD） -FISH（蛍光in situハイブリダイゼーション）およびマイクロオートラジオグラフィーの科学的手法を実施することで、サンプル中の生物がアンモニア酸化古細菌であると判断し、この生物をCandidatus Nitrososphaera gargensisに分類した。^[2]

Nitrososphaera gargensisのゲノムは2.83 MbでGC含量は48%であり、他のほとんどのアンモニア酸化古細菌よりもはるかに大きい。^[3]この生物は3565個のタンパク質 遺伝子と37個のRNA遺伝子をコードしている。^{[3] [6]} N. gargensisには、ウイルスDNA、シャペロンの遺伝子重複、および多数のトランスポザーゼ遺伝子を標的とすることができるCRISPR -CasタイプIシステムも含まれている。^[3]

N. gargensis は、系統樹上でNitrosopumilus maritimusおよびNitrososphaera viennensis と隣接している。^[7] Nitrososphaera gargensis と同様に、これらの生物は両方とも、高温多湿の生息地で繁栄する化学合成独立栄養性のアンモニア酸化生物である。 ^[7] Spang らは、2012 年に、硝化能力とPHA (推定ポリヒドロキシ酪酸) およびその他の要素の生成を通じて、N. gargensisとN. viennensisの顕著な類似点を明らかにした。 ^[3]

化学合成無機栄養生物であるNitrososphaera gargensis は、好気的にアンモニアを亜硝酸塩に酸化し、シアン酸塩を分解してエネルギーを得る。^{[2] [3] [8]} N. gargensis は柔軟な炭素代謝も備えており、有機物の摂取も可能。^{[3]アンモニアを} 硝酸塩に酸化するプロセスである硝化は、窒素循環の重要なステップである。^[4]海洋環境では窒素が限られているため、最近発見されたアンモニア酸化古細菌は、研究者にとって活発な研究対象となっている。^[9] N. gargensis はアンモニアモノオキシゲナーゼを有しており、この酵素によって生物はアンモニア、または尿素やシアン酸塩などのアンモニア源を酸化することができる。^{[3] [9]}

Nitrososphaera gargensis はガルガ温泉で発見され、重金属を含む同様の温泉に生息することが最も一般的ですが、温泉近くの微生物マットから分離することもできます。^{[2] [3]}温泉以外にも、他のアンモニア酸化古細菌は土壌、淡水、淡水の堆積物によく見られます。^[1] N. gargensis は46°C で最もよく成長し、アンモニアやその他の窒素源があれば繁殖し、鞭毛を使って走化性運動します。^{[2] [3]}

アンモニア酸化古細菌の膜構成、特にクレナーカエオール異性体から、それらをAOAとして特定することができます。^[4] N. gargensisは、クレナーカエオール異性体を大量に生産する能力を持つ最初の培養生物でした。^[4]クレナーカエオールを合成する能力を持つN. gargensisにより、科学者はこの合成をグループI.1bクレナーカエオタにも拡張することができます。^{[4]これらの発見は、これらの生物が}好熱性および陸上環境の生息地でクレナーカエオールの重要な供給源であることを示しており、AOAとクレナーカエオールの関連性を裏付けています。^[4]

さらに、アンモニア酸化古細菌であるニトロソスファエラ・ガルゲンシスは、その硝化能力が海洋中の窒素循環に関与しているため、その影響は陸地から水域にまで広がっています。 ^{[9]窒素循環は、海洋}生態系における生物の相互作用と海洋の活動を決定します。^[9]

Nitrososphaera gargensisは、土壌や海洋生物の構造に影響を及ぼすだけでなく、食糧生産にも役割を果たしている。^[5] 食糧生産には窒素が必要なので、窒素を含む肥料が使用される。^[5]これは汚染につながり、環境に悪影響を与え、最終的には廃水となる可能性がある。^[5]そのため、研究者たちは影響を受けた地域から窒素を除去する方法の開発に取り組んでいる。^{[5]この研究では、} Nitrososphaera gargensisに似た生物がアンモニアを酸化することが判明しており、この知識を基に研究者たちは、この能力を窒素循環の他のプロセスと組み合わせて、地域を汚染している窒素の形態を除去することを計画している。^{[5]このような結合は、AOAは}亜硝酸濃度の影響を受けないのに対し、亜硝酸酸化細菌はこの化学物質によって阻害されるという事実によって発生する可能性がある。^[5]この違いを利用して、より費用対効果の高い脱アンモニア化を促進する技術を開発できる可能性がある。 ^[5]全体として、これらの研究では、研究者は窒素を除去するために好熱性バイオリアクター内の正しいバランスを見つけようとしています。 ^[5]

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• Men, Yujie; et al. (2016). 「アンモニア酸化古細菌 Nitrososphaera gargensis による 2 種類の医薬品の生体内変換」.環境科学技術. 50 (9): 4682–4692. Bibcode : 2016EnST ...50.4682M. doi :10.1021/acs.est.5b06016. PMC  4981450. PMID  27046099.
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• Stahl, David A.; José (2012). 「アンモニア酸化古細菌の生理学と多様性」。Annual Review of Microbiology . 66 : 83–101. doi :10.1146/annurev-micro-092611-150128. PMID  22994489.