«Я заметил что-то странное в лаборатории уже довольно давно, — объясняет Маартье ван Кессель, микробиолог из Университета Радбауд. «Потребление азота в моем биореакторе казалось бессмысленным, оно не соответствовало количеству микроорганизмов, присутствующих в культуре. Мы видели ферменты, ответственные за окисление аммиака, но не смогли найти никаких известных окисляющих аммиак микроорганизмов ».
Ее коллега Себастьян Лакер добавляет: «Через некоторое время мы смогли связать все эти ферменты в один организм. Удивительно, но он принадлежит к семейству Nitrospira, которое хорошо известно своей способностью окислять нитрит до нитрата. Но это никогда не было связано с окислением аммиака до нитрита, первым шагом в процессе нитрификации ». Эти недавно обнаруженные характеристики Nitrospira могут помочь микробиологам и инженерам во всем мире лучше интерпретировать данные, полученные от их реакторов, в том числе на полномасштабных очистных сооружениях.
Сюрприз в подвалеКак оказалось, микробиолог сидел на вершине решения их проблемы — в буквальном смысле.
Новые характеристики Nitrospira были обнаружены у бактерий, выращенных из биофильтров, прикрепленных к аквариумам, в исследовательском отделе физиологии животных, расположенном на несколько этажей ниже факультета микробиологии в Университете Радбауд.Плохой парень превращается в хорошего парня
Хорошо известные анаммокс-бактерии превращают аммиак и нитрит в газообразный азот без использования кислорода. Всегда считалось, что нитроспира конкурирует с анаммоксом, крадя его нитрит. Но с текущим открытием кажется, что Nitrospira действительно помогала анаммоксу, обеспечивая его дополнительным нитритом.
Прекрасный пример плохого парня, который в конце концов оказывается хорошим парнем.«Наше открытие этого долгожданного организма изменит знания из учебников, — объясняет Лакер. «Я также думаю, что это будет иметь большое значение для исследований климата». Соединения азота оказывают прямое и косвенное влияние на окружающую среду и климат.
Например, они являются важными удобрениями для растений, но избыток азота приведет к их эвтрофикации. «Теперь мы лучше понимаем изобилие в окружающей среде микроорганизмов, окисляющих аммиак, и процесс нитрификации. В результате исследователям глобальных изменений придется изменить свои оценки потенциала нитрификации в глобальном круговороте азота ».Очистки сточных водКроме того, текущие открытия имеют жизненно важное значение для таких процессов, как очистка сточных вод, где нитрификация помогает удалить аммиак из воды.
Ван Кессель: «Мы уже получили образцы от нашего партнера по очистке сточных вод, чтобы проанализировать, активна ли эта новая Nitrospira в настоящее время в их системах». В ходе этого исследования микробиологи из Университета Радбауд узнали об аналогичном открытии коллег из Вены (Австрия), где несколько лет назад Себастьян Лакер также завершил свою докторскую диссертацию.
В настоящее время Лакер является научным сотрудником Radboud Excellence Initiative в Университете Радбауд. «В Вене есть много знаний о Nitrospira», — объясняет он. «Прямо сейчас обе группы публикуют результаты Nitrospira в одном и том же номере журнала Nature».
