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| アシディチオバチルス | |
|---|---|
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| アシディチオバチルス・フェロオキシダンス | |
科学的分類 
| |
| ドメイン： | 細菌 |
| 門: | シュードモナドタ |
| クラス： | アシディチオバチルス |
| 注文： | アシディチオバシラ目 |
| 家族： | アシディチオバシラ科 |
| 属: | アシディチオバチルス |
| 種 | |
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アシディチオバチルス・ アルバーテンシス アシディチオ | |
アシディチオバチルスは、シュードモナド門のアシディチオバチルス属の一種です。この属には、硫黄や鉄を酸化できる好酸性微生物が10種含まれます：アシディチオバチルス・アルベルテンシス、アシディチオバチルス・カルダス、アシディチオバチルス・クプリサーミカス、アシディチオバチルス・フェリアヌス、アシディチオバチルス・フェリデュランス、アシディチオバチルス・フェリフィラス、アシディチオバチルス・フェリボランス、アシディチオバチルス・フェロオキシダンス、アシディチオバチルス・サルファリフィラス、アシディチオバチルス・チオオキシダンス。[1]アシディチオバチルス・フェロオキシダンスは、この属の中で最も広く研究されていますが、アシディチオバチルス・カルダスとアシディチオバチルス・チオオキシダンスも研究において重要です。すべての「シュードモナス亜綱」と同様に、アシディチオバチルス属はグラム陰性で胞子を形成しません。 [2]また、酸性鉱山排水の生成にも重要な役割を果たしており、これは鉱業における主要な地球環境問題です。 [3]アシディチオバチルス属のいくつかの種は、バイオリーチングやバイオマイニングに利用されています。 [4]酸性環境でこれらの細菌の生存を支える遺伝子の一部は、水平遺伝子伝達によって得られたものと推定されています。 [5]
属アシディチオバチルス
アシディチオバチルスは好酸性、中温性、中温性として存在する化学合成無機栄養生物である。 [6] アシディチオバチルス・カルダスも混合栄養で生育する。現在、この属には硫黄化合物を酸化してエネルギーを得ることができる10種が含まれており、特定の種は第一鉄と第三鉄の両方も利用する。一部の種は環境中の水素と窒素を利用するように進化している。[1]これらはカルビン・ベンソン・バシャム回路のトランスアルドラーゼ変異体を使用して二酸化炭素から炭素を同化させる。この属は運動性の桿体細胞で構成され、低pH環境（通常は中性の鉱物粒子上の低pH微小環境を含む）から分離することができる。
系統発生
アシディチオバシラス目（すなわちテルミチオバチルス[7] ）は、かつてはガンマプロテオバクテリアに属していましたが、その位置づけやベータプロテオバクテリアにも属するかどうかについてはかなりの議論がありましたが、全ゲノムアライメント研究によって状況は解決され、両属は新しいクラスであるアシディチオバチルスに再分類されました。[8]
この属の一部は、2000年に再分類されるまでThiobacillus属に分類されていました。[9]
- アシディチオバチルス・フェロオキシダンス（基底名Thiobacillus ferrooxidans ）は、黄鉄鉱鉱床などの鉄硫黄鉱物から分離され、鉄と硫黄をエネルギー源として酸化して独立栄養成長を支え、三価鉄と硫酸を生成します。
- アシディチオバチルス・チオオキシダンス（学名Thiobacillus thiooxidans、Thiobacillus concretivorus [9]）は硫黄を酸化して硫酸を生成する。土壌から初めて分離され、[10]下水ガス中の硫化水素を硫酸に変えることでコンクリート下水管の生物起源硫化物腐食を引き起こすことも観察されている。 [11]
バイオリーチング
アシドチオバチルス属の種はバイオハイドロ冶金産業においてバイオリーチングやバイオマイニングと呼ばれる方法で利用されており、細菌による酸化によって鉱石から金属が抽出される。バイオマイニングでは放射性廃棄物を鉱石としてバクテリアで処理し、金、白金、ポロニウム、ラドン、ラジウム、ウラン、ネプツニウム、アメリシウム、ニッケル、マンガン、臭素、水銀、およびそれらの同位元素を抽出する。[12]
Acidithiobacillus ferrooxidans は、1950 年に Colmer、Temple、Hinkle によって発見されて以来、バイオハイドロ冶金の分野で硫化鉱石の浸出において経済的に重要な細菌として浮上してきました。A . ferrooxidansの発見は、鉱物や固形廃棄物、酸性鉱山排水からの微生物による金属抽出のあらゆる側面を扱う「バイオハイドロ冶金」の開発につながりました。 [13] [全文引用が必要] A. ferrooxidans は、低品位の硫化鉱石から金属を溶解するための強力な浸出生物であることが証明されています。最近では、バッチ式または連続フロー反応器を使用した複雑な硫化鉱石だけでなく、鉱物濃縮物の処理に注目が集まっています。
アシディチオバチルス・フェロオキシダンスは、酸性鉱山排水や鉱山尾鉱によく見られます。第一鉄と還元硫黄酸化物、金属硫化物、元素硫黄の酸化により硫酸中に硫酸第二鉄が生成され、これが金属やその他の化合物の可溶化を引き起こします。その結果、A. フェロオキシダンスはバイオレメディエーションプロセスの対象になる可能性があります。 [14]アシディ チオバチルスは、腐食が見られる地域の下水道の内面にも一般的に豊富に存在しています。遺伝子配列により、アシドチオバチルス・チオオキシダンスが通常存在する種であることが特定されていますが、そのような場所には時々存在しません。[15]
形態学
Acidithiobacillus属は、生育条件によって、単一細胞として、または時には対または連鎖して存在する。高度に運動性の種も、非運動性の種も記載されている。運動性の株は、極性鞭毛の房と糖衣を持つA. albertensisを除いて、単一の鞭毛を持つ。窒素固定も、この属のいくつかの種によって実行される重要な生態学的機能であり、分子状水素をエネルギー源として使用する成長も同様であるが、どちらの特性もすべての種に見られるわけではない。一部の種は、末端電子受容体として鉄を使用することができる。
進化
アシディチオバチルス属は、温泉、酸性鉱山排水（廃坑排水）または鉱山尾鉱、酸性土壌、硫化洞窟など、多様な環境に生息することが知られています。陸上の温泉は、この属にとって既知の制限条件を提供できる一方で、アシディチオバチルスが存在することがある微生物群集を宿すことから、現在重要な研究対象となっています。これらの細菌の最適pH条件は種によって異なりますが、属レベルではpH8.94、温度97.6℃に達する条件もいくつか観察されています。アシディチオバチルス属のすべての種は、pH0.5～6.0、温度5～52℃の条件下で生育できます。[16]重金属に対する耐性が高く、これらの金属が高濃度で存在する環境でも繁殖できます。エネルギーを得るために、アシディチオバチルスは硫黄の酸化と分子状酸素を結び付けるように進化してきましたが、周囲の他の資源を電子供与体または受容体として利用することもできます。[1]アシディチオバチルスは水平遺伝子伝播によってこれらの環境に適応してきましたが、低pH環境で生存できる基礎は垂直遺伝子伝播によって進化したと考えられます。アシディチオバチルスの酸耐性の基本遺伝子は、おそらく好中球菌（おそらく好熱菌）から最初に受け継がれ、進化の歴史を通じて、さらに酸耐性遺伝子が近隣の好酸性菌から獲得されたと考えられます。[5] [1]硫黄酸化の形質はこの属に広く見られますが、鉄酸化はA. ferrooxidans、A. ferridurans、A. ferriphilus、A. ferrivorans、およびA. ferrianusに特有のものです。[1]現代のアシディチオバチルス属への移行は、遺伝子獲得と遺伝子喪失のイベントを伴い、数億年をかけて起こりました。いくつかの証拠は、アシディチオバチルスの最も最近の共通祖先が、8億年前のA. caldusと同時期に出現したことを示唆している。 [17]
アシディチオバチルス属は非常に多様性に富んだ属であり、種は酸性度、温度、栄養素の利用可能性などのさまざまな制限の下でさまざまな環境で生存できるように適応しています。[18]たとえば、この属で唯一知られている好熱好酸性菌であるA. caldusは、 52°Cまでの極端な温度で生存するのに適しており、 A. ferrooxidansはpH <1の非常に酸性の条件下でも生存できます。 [16] [19]アシディチオバチルス綱の代謝特性には、硫黄代謝における硫化水素、元素硫黄、チオ硫酸塩、およびテトラチオン酸塩の使用を助ける酵素の存在が含まれます。鉄酸化が可能な種は、窒素固定と水素利用のためにコード化された遺伝子も持っています。[1]ゲノム構成の多様性により、これらの同じ種が好気性環境と嫌気性環境の両方に生息することができます。
参照
参考文献
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外部リンク
- アシディチオバチルス フェロオキシダンス ATCC 23270 ゲノムページ
- チオバチルス属
- BacDive - 細菌多様性メタデータベースにおける Acidithiobacillus ferrooxidans の標準株