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| カンジダトゥス・スカリンダ・ワグネリ | |
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| 科学的分類 | |
| ドメイン： | |
| 門: | |
| クラス： | |
| 注文： | |
| 家族： | ブロカディ科
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| 属: | |
| 種： | 「Ca. S. wagneri」
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| 二名法名 | |
| 「カンディダトゥス・スカリンドゥア・ワグネリ」 シュミットら2003年。
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Candidatus Scalindua wagneri は、廃水処理場から初めて分離されたグラム陰性の球状細菌です。 [1]この細菌は、嫌気性アンモニウム酸化 (アナモックス)を受ける絶対嫌気性化学 栄養細菌です。 [1]廃水処理産業では、窒素リアクターで使用して、固定窒素損失や温室効果ガス排出に寄与することなく、廃水から窒素廃棄物を除去することができます。 [2]
特徴づけ
Candidatus Scalindua wagneri は、直径 1 μm の球状の細菌です。 [1]他のプランクトミセトータ属と同様に、S. ワグネリはグラム陰性菌であり、細胞壁にペプチドグリカンを持っていません。[1]さらに、この細菌は、細胞壁を取り囲む 1 つの内膜と 1 つの外膜を持たない代わりに、2 つの内膜を備えています。[3]近傍種の一部は、 「 Candidatus S. sorokinii」や「Candidatus S. brodae」など、新しいScalindua属内の他の種です。 [1]他の近縁種には、「Candidatus Kuenenia stuttgartiensis」と「Candidatus Brocadia anammoxidans」が含まれます。[1] S. wagneriとその属は、その進化系統の他のメンバーと約85％の類似性しか持たず、他の嫌気性アンモニウム酸化（アナモックス）細菌とは遠縁であることが示唆されている。[1]
発見
ジェッテン研究室のマルクス・シュミット氏は、2001年8月1日に英国ピッツィアにある埋立地浸出水処理場で初めてS. wagneriを発見しました。[1]これらの細菌は、実験室環境で約3週間ごとに数が倍増したため、分離が非常に困難でした。[1]そのため、研究者らは、廃水サンプルのバイオフィルムで16S rRNA（リボソームRNA）遺伝子分析を行い、これらの細菌の存在を検出しました。[1]彼らは、 PCRとゲル電気泳動を使用して、バイオフィルムから16S rRNA遺伝子を増幅して分離しました。次に、DNAをTOPOベクターにクローニングしました。[1]研究者らはDNAの配列を決定した後、16S rRNA遺伝子の配列をゲノムデータベースにアラインメントし、その配列がアナモックス細菌に関連していることを発見しました。[1]配列の1つはCandidatus Scalindua sorokiniiと93%の類似性を示し、この配列はScalindua属の新種に属することを示唆しており、研究者らは微生物生態学者マイケル・ワグナーにちなんでCandidatus Scalindua wagneriと名付けた。[1]
代謝
S. wagneri は絶対嫌気性無機 栄養生物であり、アナモキソソームと呼ばれる細胞質内区画で嫌気性アンモニウム酸化（アナモックス）を受ける。[1] [3]アナモックス過程において、アンモニウムは亜硝酸塩を電子受容体として酸化され、生成物として窒素ガスを形成する。 [1]このメカニズムは、亜硝酸塩から誘導されるヒドロキシルアミンを用いたヒドラジン中間体の生成を介して起こると提案されている。 [1]さらに、S. wagneri は亜硝酸塩を電子供与体として二酸化炭素を固定し、副産物として硝酸塩を形成する。 [1] S. wagneri の代謝特性を試験するために、Nakajimaらは15 N 同位体で標識した窒素化合物を用いてアナモックス活性試験を実施し、 15日後に28 N 2、29 N 2、および30 N 2濃度を測定した。[4]研究者らは、 28 N 2と29 N 2ガスの濃度が大幅に増加したことを発見しました。[4]これらの結果は、 29 N 2 を生成するためにアンモニアと亜硝酸塩が同量使用され、脱窒がアナモックス代謝と同時に起こることを示唆しています。[4]
ゲノム
現在、S. wagneri に関するゲノム情報は非常に限られています。[5]現在のゲノム配列は、海洋アナモックス細菌（MAB）リアクターで増殖する細菌から分離されたDNAから収集されました。[4]次に、DNA上の16S rRNA遺伝子は、プランクトミケス目の特定のオリゴヌクレオチド プライマーを使用して増幅され、ゲル電気泳動を使用して分離され、CEQ 2000 DNAシーケンサーを使用して配列決定されました。[4] 16S rRNA遺伝子配列の分析はGENETYXプログラムを使用して実行され、アラインメントと系統樹はそれぞれBLAST、CLUSTALW、および近隣結合を使用して作成されました。 [4]ゲノムをよりよく理解するために、S. wagneri をよりよく知られている同族の1つと比較することができます。例えば、Candidatus Scalindua profunda のゲノム長は 514 万塩基対で、GC 含量は 39.1% です。[6] S. wagneri の長さや GC 含量に関するゲノム情報はありません。ただし、16S rRNA 遺伝子には 476 塩基対の部分配列が何百もあります。[5]染色体上の特定の DNA 配列を検出するために使用される技術である蛍光 in situ ハイブリダイゼーション(FISH) 分析を使用して、研究者は S. wagneri の染色体と推定されるアナモックス DNA プローブ間のハイブリダイゼーションを検出できませんでした。[1]これは、S. wagneri が既知のアナモックス細菌とあまり類似していないことを示唆しているため、研究者はこの細菌を独自の属に分類しました。[1]
エコロジー
研究者はS. wagneriの純粋培養を分離することができていないが、幅広いニッチを包含していると考えられている。[7] 16S rRNA遺伝子分析を使用して、シュミットは廃水処理施設で初めてこの細菌の証拠を発見した。[1]他の研究者も、河口などの淡水および海洋 生態系に加えて、55℃から75℃の温度範囲に保たれた石油貯留層で16S rRNA遺伝子の証拠を発見した。[7] [8]
重要性と有用な用途
S. wagneri は、廃水処理場の運用コストを削減すると同時に、硝化と脱窒による環境への悪影響を軽減します。 [2]これらの細菌は、廃水中の窒素化合物の効率的な除去を助けることで、廃水管理の新技術の開発に貢献しています。 [1]通常、窒素リアクターは、窒素廃棄物を除去するために硝化と脱窒の両方を使用します。[2]これらのプロセスは、リアクター内で好気性条件を継続的に維持するため、運用コストが高くなります。 [2]脱窒は亜酸化窒素(N 2 O)も生成しますが、これは環境に有害な温室効果ガスです。[9] N 2 Oの生成は、生態系の生物学的生産性を調節する固定窒素の損失に寄与します。[10] [11]嫌気性S. wagneriを廃水リアクターに接種することで、温室効果ガスを生成せずに運用コストを約 90% 削減できます。[2]これにより、気候変動に寄与することなく、より費用効率の高い方法でより良い廃水管理が可能になります。[2] [9]
参考文献
- ^ abcdefghijklmnopqrstu シュミット、マルクス;ウォルシュ、ケリー。ウェッブ、リック。ライプストラ、W. アイリーン;ファン・デ・パス・スコーネン、カティンカ。フェルブリュッヘン、マーク・ヤン。ヒル、トーマス。モフェット、ブルース。ファースト、ジョン。スハウテン、ステファン。シニンヘ・ダムステ、ヤープ・S。ハリス、ジェームズ。ショー、フィル。ジェッテン、マイク。マーク・ストラウス（2003年1月）。 「Candidatus "Scalindua brodae"、11 月種、Candidatus "Scalindua wagneri"、11 月種、嫌気性アンモニア酸化細菌の 2 つの新種」。体系的および応用微生物学。26 (4): 529–538。doi :10.1078/072320203770865837. PMID 14666981.
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