Mariprofundus ferrooxydans — нейтрофильная , хемолитотрофная , грамотрицательная бактерия , которая может расти, окисляя двухвалентное железо до трехвалентного . [2] Это один из немногих представителей класса Zetaproteobacteria в типе Pseudomonadota . Обычно он встречается в богатых железом глубоководных морских средах, особенно в гидротермальных источниках . [4] M. ferrooxydans характерно производит стебли твердых оксигидроксидов железа, которые образуют железные маты. [2] Гены, которые, как предполагается, катализируют окисление Fe(II) у M. ferrooxydans , похожи на гены, участвующие в известных путях окисления металлов, и, таким образом, он служит хорошим кандидатом на роль модельного организма, окисляющего железо. [4]
Бактерия была выделена из богатых железом микробных матов , связанных с гидротермальными источниками на подводном вулкане Камаэуаканалоа (ранее Лоихи), недалеко от Гавайев , и имеет только 85,3% 16S сходства с его ближайшим культивируемым видом Methylophaga marina . Она имеет время удвоения при 23 °C 12 часов и изогнутую стержневую (около 0,5×2–5 мкм) морфологию. [2]
Несмотря на то, что это было опубликовано надлежащим образом [3] , этимология родового эпитета грамматически неверна, поскольку представляет собой соединение латинского нейтрального mare -is (море) с латинским мужским прилагательным profundus (глубокий), которое должно обозначать глубоководный организм (средний род от profundus - profundum ) . [3] Видовой эпитет - ferrum (латинское существительное), железо и oxus (греческое прилагательное), кислота или кислый, а в сочетании слов указывает на кислород. (NL v. oxydare , делать кислотным, окислять; NL part. adj. ferrooxydans , окисляющий железо.) [3]
M. ferrooxydans живет в микрокислородных условиях и использует Fe(II) в качестве донора электронов и окисляет его до Fe(III) в качестве основного пути получения энергии, используя кислород в качестве акцептора электронов и CO2 в качестве источника углерода. [4] [5] Это хемолитотроф, которому требуются морские соли, и не было показано, что он растет гетеротрофно. [2] Биотическое окисление железа конкурирует с абиотическим окислением железа, поэтому M. ferrooxydans процветает в средах с высокими концентрациями Fe(II), но низкими концентрациями кислорода, где биотическое окисление железа способно конкурировать с абиотическим окислением. [2] Наличие высоких концентраций Fe(II) в среде имеет решающее значение, поскольку окисление железа является процессом с низким выходом энергии, и для получения достаточного количества энергии необходимо окислить большое количество железа. [6] Предлагаемая модель окисления железа в M. ferrooxydans включает окисление Fe(II) оксидазой железа внешней мембраны, направляя электрон через электрон-транспортную цепь, состоящую из цитохромов; кислород используется в качестве конечного акцептора электронов, а затем обратный транспорт электронов используется для образования НАДН. [4]
Клетки M. ferrooxydans представляют собой грамотрицательные изогнутые палочки, которые циклически проходят через две жизненные стадии: у них есть свободноживущая стадия, на которой они подвижны, и вторая стадия, на которой они окисляют железо и образуют твердые оксиды железа. [4] Волокнистые скрученные стебли оксигидроксидов железа, выдавливаемые M. ferrooxydans, обнаруживаются в железных матах и, как предполагается, состоят из органической матрицы, которая позволяет структуре оксида железа формироваться характерным для M. ferrooxydans образом . [4] [2] Этот организм также подвижен и хемотаксис, что позволяет ему перемещаться в направлении соответствующих концентраций кислорода даже в гетерогенной и быстро меняющейся среде гидротермальных источников; организм может быстро обнаруживать и реагировать на изменяющиеся концентрации кислорода, обеспечивая аэротаксис в направлении соответствующих уровней кислорода. [4] Подвижность позволяет M. ferrooxydans оставаться в микрокислородных условиях, несмотря на количество перемешивания, происходящего в его среде, и оставаться там, где он может превзойти абиотическое окисление железа, чтобы получить достаточно энергии для выживания. [4]
M. ferrooxydans способен фиксировать CO2 с помощью генов RuBisCo, закодированных в его геноме; у него есть несколько различных генов RuBisCo, что говорит о том, что организм адаптировался к фиксации CO2 в более широком спектре концентраций кислорода и углекислого газа. [4] Этот организм никогда не рос гетеротрофно, однако его геном кодирует систему сахарной фосфотрансферазы, обычно используемую в качестве переносчика углеводов, которая специфична для фруктозы и маннозы. [4] Таким образом, транспорт углеводов закодирован в его геноме, но неизвестно, могут ли они использоваться в качестве источника углерода или используются для формирования углеводной каркасной матрицы скрученных стеблей, образованных организмом. [4]
M. ferrooxydans , наряду с другими FeOB, были вовлечены в коррозию стали Q235; они способны образовывать биопленку на поверхности стали и вызывать точечную коррозию на поверхности стали. [5] Основными продуктами коррозии стали Q235, вызванной M. ferrooxydans, являются оксиды железа, такие как FeOOH и Fe 2 O 3 , и этот организм также вызывает подкисление среды вокруг места прикрепления, что позволяет происходить точечным коррозиям. [5]