Comammox
Comammox (COMplete AMMonia OXidation ) är namnet som tillskrivs en organism som kan omvandla ammoniak till nitrit och sedan till nitrat genom nitrifikationsprocessen . Nitrifikation har traditionellt sett varit en tvåstegsprocess, där ammoniakoxiderande bakterier och arkéer oxiderar ammoniak till nitrit och sedan nitritoxiderande bakterier omvandlas till nitrat. Fullständig omvandling av ammoniak till nitrat av en enda mikroorganism förutspåddes första gången 2006. 2015 upptäcktes förekomsten av mikroorganismer som kunde utföra båda omvandlingsprocesserna inom släktet Nitrospira , och kvävecykeln uppdaterades. Inom släktet Nitrospira finns de viktigaste ekosystemen comammox främst i naturliga akviferer och tekniska ekosystem.
Komplett nitrifikationssteg ger mer energi (∆G°′ = −349 kJ mol −1 NH 3 ) än endera enskild oxidation ensam (∆G°′ = −275 kJ mol −1 NH 3 för ammoniakoxidation till nitrit och ∆G°′ = −74 kJ mol −1 NO 2 − för nitritoxidation till nitrat).
Comammox Nitrospira -bakterier
Fullständig nitrifikation av oxiderande ammoniak till nitrat är energetiskt fördelaktigt för Nitrospira . På grund av den tidigare forskningen som gjorts på Nitrospira , trodde man att alla Nitrospira använder nitrit som sin energikälla. Därför upptäcktes Comammox Nitrospira inte förrän 2015. Alla upptäckta nitrifierare tillhör sublineage II av släktet Nitrospira. Genomet hos den nitrifierande kemilitoautotrofa bakterien från släktet Nitrospira kodar för både ammoniak- och nitritoxidation. De gener som är associerade med tillväxten genom ammoniakoxidation till nitrat är ammoniakmonooxygenas- och hydroxylamindehydrogenasgener (t.ex. amoA- genen och haokluster). Detta visar att fullständig nitrifierande Nitrospira fungerar som hörnstenar i de kvävecirkulerande mikrobiella samhällen som finns i miljön. Nästan två år efter upptäckten av comammox-organismer Nitrospira inopinata den första kompletta nitrifieraren som isolerades i renodling. Kinetisk och fysiologisk analys av Nitrospira inopinata visade att denna kompletta nitrifierare har en hög affinitet för ammoniak, långsam tillväxthastighet, låg maximal hastighet för ammoniakoxidation och högt utbyte. Upptäckten av comammox Nitrospira ger en inblick i den modulära utvecklingen av kvävecykeln och expanderar på komplexiteten i nitrifikationens evolutionära historia .
Ekosystem av Comammox
Comammox har identifierats i många ekosystem inklusive naturliga sötvatten och terrestra ekosystem. Särskilt kommamoxgener visade sig inte vara rikligt förekommande i haven. Dessutom kan användningen av konstruerade ekosystem för comammox användas för ammoniumavlägsnande under vatten- och avloppsvattenrening . Comammox har hittats i många tekniska system, inklusive vattenbruksbiofiltreringsenheter , dricksvattenrenings- och distributionssystem och reningsverk för avloppsvatten . Tillväxten av comammox i dessa konstruerade ekosystem sker samtidigt med ammoniakoxiderande bakterier och/eller archaea, och är vanligtvis fler än andra ammoniakoxiderande prokaryoter. Ekosystemet för comammox är för närvarande okänt i termer av biogeografi inklusive deras utbredning och överflöd på grund av påverkan av processkonfiguration och kemisk sammansättning av det renade avloppsvattnet. Efter dessa fynd fastställdes det att comammox utväljer Nitrospira i tekniska miljöer, vilket gör comammox till den idealiska mikroorganismen som används i avloppsvattenreningsprocesser .