Бетапротеобактерии — класс грамотрицательных бактерий и один из восьми классов типа Pseudomonadota (синоним Proteobacteria). [1]
Betaproteobacteria включают более 75 родов и 400 видов. [2] Вместе они представляют собой широкий спектр метаболических стратегий и занимают разнообразные среды, начиная от облигатных патогенов, живущих внутри организмов-хозяев, до олиготрофных экосистем грунтовых вод. В то время как большинство членов Betaproteobacteria являются гетеротрофными , получая как свой углерод, так и электроны из органоуглеродных источников, некоторые являются фотогетеротрофными , получая энергию из света и углерод из органоуглеродных источников. Другие роды являются автотрофными , получая свой углерод из бикарбоната или диоксида углерода , а свои электроны из восстановленных неорганических ионов, таких как нитрит , аммоний , тиосульфат или сульфид [1] — многие из них хемолитоавтотрофные .
Betaproteobacteria экономически важны, играя роль в поддержании pH почвы и в элементарном цикле. Некоторые экономически важные члены Betaproteobacteria используют нитрат в качестве конечного акцептора электронов и могут использоваться в промышленности для удаления нитрата из сточных вод путем денитрификации . Ряд Betaproteobacteria являются диазотрофами , что означает, что они могут фиксировать молекулярный азот из воздуха в качестве источника азота для роста — это важно для сельскохозяйственной отрасли, поскольку это является основным средством повышения уровня аммония в почвах без присутствия бобовых растений .
Betaproteobacteria являются одним из восьми классов, которые составляют Pseudomonadota ( « Proteobacteria»). Betaproteobacteria наиболее тесно связаны с Gammaproteobacteria , Acidithiobacillia и Hydrogenophilalia , которые вместе составляют таксон , который ранее назывался «Chromatibacteria». [2]
В настоящее время признаны четыре порядка Betaproteobacteria — Burkholderiales , Neisseriales , Nitrosomonadales и Rhodocyclales . [3] Название « Procabacteriales » также было предложено для порядка эндосимбионтов Acanthamoeba , но поскольку их невозможно выращивать в культуре, а исследования были ограниченными, название никогда не было валидно или эффективно опубликовано, и, таким образом, это не более чем прозвище без какой-либо позиции в номенклатуре. [4] [5]
В 2017 году была опубликована обширная реклассификация семейств и порядков класса на основе полифазного анализа (включая анализ гена 16S рРНК и анализ конкатамера рибосомального белка 53-белка с использованием системы типирования последовательностей rMLST Multilocus ), в результате которой порядок Hydrogenophilales был удален из класса и включен в новый класс « Pseudomonadota » — Hydrogenophilalia . [3] В том же исследовании бывший порядок Methylophilales был объединен с Nitrosomonadales . [3]
Четыре порядка бетапротеобактерий :
Некоторые представители Betaproteobacteria могут вызывать заболевания у различных эукариотических организмов, включая людей. Например, Neisseria gonorrhoeae и N. meningitidis вызывают гонорею и менингит соответственно, в то время как Bordetella pertussis вызывает коклюш . Другие представители класса заражают растения, такие как Ralstonia solanacearum , которая вызывает бактериальное увядание более 250 видов растений, Burkholderia cepacia , которая вызывает гниение луковиц лука, и Xylophilus ampelinus , которая вызывает некроз виноградной лозы. [6]
Бетапротеобактерии играют важную роль в денитрификации, удалении фосфора и деградации ксенобиотиков из отходов. [7] Различные виды деятельности человека, такие как производство удобрений и использование химических заводов, высвобождают значительные количества ионов аммония в реки и океаны. [8] Накопление аммония в водной среде потенциально опасно, поскольку высокое содержание аммония может привести к эвтрофикации . [8] Биологические системы очистки сточных вод, а также другие биологические методы удаления аммония зависят от метаболизма различных бактерий, включая представителей Nitrosomonadales бетапротеобактерий , которые выполняют нитрификацию для удаления избыточного аммиака из сточных вод. Аммиак сначала окисляется до нитрита , а затем окисляется до нитрата . Затем множество других организмов восстанавливают нитрат до молекулярного газообразного азота ( денитрификация ), который покидает экосистему и выносится в атмосферу. [9]