Капнофилы — это микроорганизмы, которые размножаются в присутствии высоких концентраций углекислого газа (CO2 ) .
Некоторые капнофилы могут иметь метаболическую потребность в углекислом газе, в то время как другие просто более успешно конкурируют за ресурсы в этих условиях. Термин в целом является описательным и имеет меньшее значение как средство установления таксономических или эволюционных отношений среди организмов с этой характеристикой. [1]
Например, способность капнофилов переносить (или использовать) количество кислорода, которое также находится в их среде, может широко варьироваться и может быть гораздо более критичной для их выживания. Виды Campylobacter являются бактериальными капнофилами, которые легче идентифицировать, поскольку они также являются микроаэрофилами , организмами, которые могут расти в условиях высокого содержания углекислого газа, пока присутствует небольшое количество свободного кислорода, но при значительно сниженной концентрации. [1] (В атмосфере Земли уровень углекислого газа примерно в пятьсот раз ниже, чем у кислорода, 0,04% и 21% от общего количества соответственно.) Облигатные анаэробы — это микробы, которые погибнут в присутствии кислорода независимо от концентрации углекислого газа в их среде и, как правило, получают энергию посредством анаэробного дыхания или брожения .
В 2004 году была охарактеризована капнофильная бактерия, которая, по-видимому, нуждается в углекислом газе. Этот организм, Mannheimia succiniciproducens , имеет уникальный метаболизм, включающий фиксацию углерода . [2] Хотя фиксация углерода распространена среди большинства растений на Земле, поскольку она является ключевым начальным этапом в биосинтезе сложных углеродных соединений во время фотосинтеза ( цикл Кальвина ), она встречается у относительно небольшого числа микроорганизмов и не встречается у животных. M. succiniciproducens может присоединять углекислый газ к трехуглеродному остову фосфоенолпирувата , конечного продукта гликолиза , для получения четырехуглеродного соединения, щавелевоуксусной кислоты , промежуточного продукта цикла Кребса . Хотя M. succiniciproducens имеет большинство промежуточных продуктов цикла Кребса, она, по-видимому, неспособна к аэробному дыханию , вместо этого используя фумарат в качестве конечного акцептора электронов. [2]
В настоящее время существует по крайней мере две относительно хорошо охарактеризованные капнофильные группы микроорганизмов, которые включают человеческие патогены. Виды Campylobacter могут вызывать кишечные расстройства. [1] Другие капнофильные патогены встречаются в грамотрицательных Aggregatibacter spp., обнаруженных во рту (например, Aggregatibacter actinomycetemcomitans ). Они являются причиной агрессивного ювенильного пародонтита . [3]
Однако капнофилы также являются нормальной микробиотой у некоторых жвачных животных. M. succiniciproducens , в частности, был выделен из рубца коровы. Его необычная биохимия и доброкачественные характеристики привлекли коммерческий интерес. [2]